[发明专利]一种过量空气系数控制方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种过量空气系数控制方法、装置、设备及存储介质，其中方法包括：将目标过量空气系数和实测过量空气系数信号输入用于氧传感器老化诊断的Otto‑Smith控制器进行计算，得到模型过量空气系数信号；将模型过量空气系数信号与实测过量空气系数信号进行对比计算，得到氧传感器老化诊断结果；氧传感器老化诊断结果包括氧传感器的响应延迟时间；基于目标过量空气系数和响应延迟时间修正用于闭环控制的Otto‑Smith控制器。本发明可以有效避免安装极限老化催化器的车辆误报前氧传感器信号响应延迟的故障，提高前氧传感器的使用寿命，降低整车全生命周期内的排放水平。

技术领域

本发明涉及整车部件检测技术领域，具体涉及一种过量空气系数控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

一般汽车厂商都使用能精确测量发动机混合气的过量空气系数信号的线性氧传感器，进行发动机混合气的闭环控制，使安装于排气系统中的三元催化转换器一直处于高效转化区，降低发动机排气污染物。

前氧传感器的安装位置一般在排气歧管后，考虑到前氧传感器的安装位置、传感器响应时间以及芯片计算处理时间等因素，发动机运行时，前氧传感器测量的过量空气系数信号实际是前几个发动机工作循环的过量空气系数，而基于过量空气系数信号控制的是当前工作循环的喷油量，因此两者之间存在迟滞。当这种迟滞大于某一特定值时，就会引起过量空气系数控制的发散。

为了控制系统的稳定，现有技术中引入Otto-Smith控制器进行过量空气系数控制计算，在正常情况下可以实现过量空气系数值的精确控制。图1是现有技术提供的过量空气系数Otto-Smith控制逻辑示意图，为解决系统延迟引入的不稳定问题，在系统中增加了一个补偿传递函数G(s)(1-e^-Ls)，以消除延迟对系缭稳定性的影响，增加补偿传递函数后的控制器称为Otto-Smith控制器，整个控制系统的還辑如图1所示。图中的r和y分别是系统的输入和输出，F(s)是控制器的传递函数，G(s)e^-Ls是被控对象的传递函数。

基于过量空气系数在1附近时三元催化转换器转换效率最高的特性，控制系统通过发动机工作工况和后氧传感器电压信号计算目标过量空气系数，根据后氧传感器电压穿越浓稀边界值，控制目标过量空气系数在1附近小幅振动，即乓-乓控制(Bang-bang控制)，实现燃烧的混合气空燃比在理论空燃比附近动态平衡。

前氧传感器长期工作在高温、高污染的环境下，不可避免的会发生老化而导致信号响应延迟。国六排放法规要求车载诊断系统对用于排放控制的零部件性能进行监测，当性能老化导致排放增加需要及时报出故障并提示车主进行维修。

图2是现有技术提供的前氧传感器信号响应延迟示意图，请参照图2，对于过量空气系数控制为Bang-bang控制的系统，现有技术中采用被动监测的方式对前氧传感器的响应延迟进行监测。在发动机在相对稳定的运行工况，监测目标过量空气系数发生阶跃跳变时，将Otto-Smith控制器计算的模型过量空气系数信号与前氧传感器实测的过量空气系数信号进行对比计算，利用线性协方差算法，算得前氧传感器的响应延迟时间。

图3是现有技术提供的前氧传感器信号响应延迟对过量空气系数控制影响示意图，请参照图3，现有技术中所涉及的利用Otto-Smith控制器进行过量空气系数控制方法，在氧传感器为新鲜状态或轻微老化前能精确控制。但当前氧传感器的响应延迟时间超过一定限值，例如0.3s，超出Otto-Smith控制器稳定控制的覆盖范围，过量空气系数控制发生发散，导致发动机混合气浓稀大幅波动，驾驶性变差、排放恶化。