氧傳感器控制系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)及方法，尤其是一種氧傳感器控制系統(tǒng)與方法，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)控制的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]公開(kāi)號(hào)為CN103440003A的文件公開(kāi)了一種氧傳感器的加熱控制方法，其主要實(shí)現(xiàn)對(duì)氧傳感器的加熱控制。該公開(kāi)文件采用的技術(shù)手段和達(dá)成的效果是:根據(jù)啟動(dòng)工況設(shè)置加熱方式，結(jié)合氧傳感器特性和加熱需求，確定加熱效率分布，將加熱效率分布轉(zhuǎn)換成加熱開(kāi)關(guān)控制量，從而實(shí)現(xiàn)氧傳感器盡快進(jìn)入工作狀態(tài)。在進(jìn)入就緒工作狀態(tài)后，提供恒定占空比的加熱控制模式維持氧傳感器的工作狀態(tài)。該公開(kāi)文件所公開(kāi)技術(shù)方案的不足及原因是:僅說(shuō)明了在氧傳感器進(jìn)入就緒工作狀態(tài)前的氧傳感器加熱方法，而在實(shí)際氧傳感器的排氣管安裝環(huán)境中，其環(huán)境溫度是可變的，并不能保證氧傳感器的溫度始終處于工作狀態(tài)，此時(shí)采用恒定占空比加熱控制模式不能識(shí)別排氣溫度環(huán)境的變化引起的氧傳感器工作狀態(tài)的改變。
[0003]公開(kāi)號(hào)為CN103195594A的文件公開(kāi)了一種氧傳感器的數(shù)據(jù)采集與處理方法，其基于工況數(shù)據(jù)和過(guò)量空氣系數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)EGR系統(tǒng)的反饋控制。該公開(kāi)文件采用的技術(shù)手段和達(dá)成的效果是:柴油機(jī)EGR控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速傳感器、油門(mén)踏板傳感器、寬域氧傳感器、柴油機(jī)控制器、H橋驅(qū)動(dòng)器、直流電機(jī)等。系統(tǒng)由柴油機(jī)控制器作為控制模塊；轉(zhuǎn)速傳感器和油門(mén)踏板傳感器信號(hào)作為反饋參數(shù)，輸入柴油機(jī)控制器，并由其判定當(dāng)前工況的最優(yōu)過(guò)量空氣系數(shù)Map數(shù)據(jù)；根據(jù)寬域氧傳感器采集廢棄中的氧含量，輸入柴油機(jī)控制器，進(jìn)行實(shí)際過(guò)量空氣系數(shù)的Map圖查詢(xún)，將查詢(xún)結(jié)果與和最優(yōu)過(guò)量空氣系數(shù)Map數(shù)據(jù)的差值作為反饋控制量，利用PID控制方法驅(qū)動(dòng)H橋驅(qū)動(dòng)器直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)EGR閥的控制。所述公開(kāi)文件中技術(shù)方案的不足及原因是:其主要涉及發(fā)動(dòng)機(jī)工況判定、氧傳感器的數(shù)據(jù)采集和處理以及EGR閥的控制，對(duì)于氧傳感器的數(shù)據(jù)精度和響應(yīng)時(shí)間以及柴油機(jī)控制器的數(shù)據(jù)負(fù)荷處理方式均未提及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種氧傳感器控制系統(tǒng)與方法，其能降低排氣管溫度變化對(duì)氧傳感器的影響，提高氧傳感器的數(shù)據(jù)采集精度，降低傳感器數(shù)據(jù)給主核處理器帶來(lái)的負(fù)荷。
[0005]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述氧傳感器控制系統(tǒng)，包括安裝在排氣管上的氧傳感器、安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸上的轉(zhuǎn)速傳感器以及安裝于油門(mén)踏板處的油門(mén)踏板傳感器；所述氧傳感器、油門(mén)踏板傳感器以及轉(zhuǎn)速傳感器均與氧傳感器控制器連接，氧傳感器控制器與用于對(duì)氧傳感器進(jìn)行加熱的加熱控制模塊連接；
氧傳感器將采集的過(guò)量空氣信號(hào)以及所述氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度傳輸至氧傳感器控制器內(nèi)，氧傳感器控制器還接收油門(mén)踏板傳感器采集的油量信號(hào)以及轉(zhuǎn)速傳感器采集的轉(zhuǎn)速信號(hào)，氧傳感器控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)與油量信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型以及所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前工況，氧傳感器控制器根據(jù)判定發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型選取預(yù)先存儲(chǔ)于氧傳感器控制器內(nèi)的Map圖，且氧傳感器控制器根據(jù)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前工況確定加熱控制信號(hào)；
氧傳感器控制器控制加熱控制模塊根據(jù)加熱控制信號(hào)對(duì)氧傳感器進(jìn)行加熱，以使得氧傳感器的探頭能處于最優(yōu)工作溫度區(qū)間；當(dāng)氧傳感器的探頭處于最優(yōu)工作溫度區(qū)間后，氧傳感器控制器根據(jù)氧傳感器采集的過(guò)量空氣信號(hào)以及選取的Map圖確定過(guò)量空氣系數(shù)。
[0006]所述加熱控制信號(hào)為PffM信號(hào)，加熱控制信號(hào)控制加熱控制模塊對(duì)氧傳感器的探頭加熱過(guò)程為啟動(dòng)加熱階段或工作加熱階段；
在啟動(dòng)加熱階段，加熱控制信號(hào)根據(jù)起始工況控制加熱控制模塊按規(guī)定加熱速率對(duì)氧傳感器的探頭進(jìn)行加熱，直至氧傳感器的探頭溫度達(dá)到指定工作溫度，所述起始工況是指氧傳感器控制器根據(jù)氧傳感器采集所述氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度、轉(zhuǎn)速傳感器采集的當(dāng)前轉(zhuǎn)速以及油門(mén)踏板傳感器采集的油量信號(hào)確定的起始加熱點(diǎn)以及起始加熱時(shí)間；
在工作加熱階段，若氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度未達(dá)到標(biāo)定閾值的下限時(shí)，加熱控制信號(hào)采用Bang-Bang控制法使得加熱控制模塊按規(guī)定加熱速率對(duì)氧傳感器的探頭進(jìn)行加熱，直至氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度為標(biāo)定閾值的下限；在氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度位于標(biāo)定閾值內(nèi)時(shí)，加熱控制信號(hào)采用PID控制法控制熱控制模塊對(duì)氧傳感器的探頭進(jìn)行加熱，以使得氧傳感器的探頭處于最優(yōu)工作溫度區(qū)間。
[0007]所述氧傳感器控制器判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型為汽油機(jī)或柴油機(jī)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)為汽油機(jī)時(shí)，氧傳感器控制器將過(guò)量空氣信號(hào)與汽油機(jī)Map圖在Iamda (0.62-1.2)標(biāo)定數(shù)據(jù)范圍內(nèi)采用多點(diǎn)線性插值進(jìn)行擬合，以得到汽油機(jī)的過(guò)量空氣系數(shù)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)為柴油機(jī)時(shí)，氧傳感器控制器將過(guò)量空氣信號(hào)與柴油機(jī)Map圖在Iamda (1~6)標(biāo)定數(shù)據(jù)范圍內(nèi)采用多點(diǎn)線性插值進(jìn)行擬合，以得到柴油機(jī)的過(guò)量空氣系數(shù)。
[0008]所述氧傳感器控制器包括信號(hào)處理模塊、算法解析模塊、機(jī)型判定模塊以及插值匹配模塊；
氧傳感器控制器通過(guò)信號(hào)處理模塊與氧傳感器、油門(mén)踏板傳感器以及轉(zhuǎn)速傳感器連接，信號(hào)處理模塊能將氧傳感器采集的過(guò)量空氣信號(hào)、氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度、油門(mén)踏板傳感器采集油量信號(hào)以及轉(zhuǎn)速傳感器采集的轉(zhuǎn)速信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為過(guò)量空氣數(shù)字信號(hào)、氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度數(shù)字信號(hào)、油量數(shù)字信號(hào)以及轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)；算法解析模塊接收并解析所述過(guò)量空氣數(shù)字信號(hào)，氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度數(shù)字信號(hào)、油量數(shù)字信號(hào)以及轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)，機(jī)型判定模塊根據(jù)解析后的過(guò)量空氣數(shù)字信號(hào)、油量數(shù)字信號(hào)以及轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型以及發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前工況，機(jī)型判斷模塊根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前工況向加熱控制模塊傳輸加熱控制信號(hào)；插值匹配模塊根據(jù)機(jī)型判定模塊判定發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型選取Map圖，并將選取的Map圖與過(guò)量空氣數(shù)字信號(hào)進(jìn)行擬合，以確定所需的過(guò)量空氣系數(shù)；插值匹配模塊將確定的過(guò)量空氣系數(shù)通過(guò)消息收發(fā)模塊傳輸至車(chē)輛控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)。
[0009]所述氧傳感器控制器包括主核處理器以及輔核處理器，所述主核處理器與輔核處理器均能讀寫(xiě)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)共享區(qū)，主核處理器在讀寫(xiě)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)共享區(qū)時(shí)，禁止輔核處理器對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)共享區(qū)的讀寫(xiě)操作；輔核處理器在讀寫(xiě)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)共享區(qū)時(shí)，禁止主核處理器對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)共享區(qū)的讀寫(xiě)操作；
信號(hào)處理模塊位于輔核處理器內(nèi)，輔核處理器能向加熱控制模塊傳輸加熱控制信號(hào)；算法解析模塊、機(jī)型判斷模塊以及插值匹配模塊均位于主核處理器內(nèi)。
[0010]所述氧傳感器控制器能與用于標(biāo)定或維修的上位機(jī)連接，氧傳感器控制器將過(guò)量空氣系數(shù)、轉(zhuǎn)速信號(hào)、油量信號(hào)以及氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度均傳輸至上位機(jī)內(nèi)，以由上位機(jī)顯示輸出。
[0011]—種氧傳感器的控制方法，將氧傳感器安裝于排氣管上，將轉(zhuǎn)速傳感器安裝于在發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸上且將油門(mén)踏板傳感器安裝在油門(mén)踏板處；所述氧傳感器、油門(mén)踏板傳感器以及轉(zhuǎn)速傳感器均與氧傳感器控制器連接，氧傳感器控制器與用于對(duì)氧傳感器進(jìn)行加熱的加熱控制模塊連接；
氧傳感器將采集的過(guò)量空氣信號(hào)以及所述氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度傳輸至氧傳感器控制器內(nèi)，油門(mén)踏板傳感器將采集的油量信號(hào)、轉(zhuǎn)速傳感器將采集的轉(zhuǎn)速信號(hào)均傳輸至氧傳感器控制器內(nèi)；氧傳感器控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)與油量信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型以及所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前工況，氧傳感器控制器根據(jù)判定發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型選取預(yù)先存儲(chǔ)于氧傳感器控制器內(nèi)的Map圖，且氧傳感器控制器根據(jù)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前工況確定加熱控制信號(hào)；
氧傳感器控制器控制加熱控制模塊根據(jù)加熱控制信號(hào)對(duì)氧傳感器進(jìn)行加熱，以使得氧傳感器的探頭能處于最優(yōu)工作溫度區(qū)間；當(dāng)氧傳感器的探頭處于最優(yōu)工作溫度區(qū)間后，氧傳感器控制器根據(jù)氧傳感器采集的過(guò)量空氣信號(hào)以及選取的Map圖確定過(guò)量空氣系數(shù)。
[0012]所述加熱控制信號(hào)為PffM信號(hào)，加熱控制信號(hào)控制加熱控制模塊對(duì)氧傳感器的探頭加熱過(guò)程為啟動(dòng)加熱階段或工作加熱階段；
在啟動(dòng)加熱階段，加熱控制信號(hào)根據(jù)起始工況控制加熱控制模塊按規(guī)定加熱速率對(duì)氧傳感器的探頭進(jìn)行加熱，直至氧傳感器的探頭溫度達(dá)到指定工作溫度，所述起始工況是指氧傳感器控制器根據(jù)氧傳感器采集所述氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度、轉(zhuǎn)速傳感器采集的當(dāng)前轉(zhuǎn)速以及油門(mén)踏板傳感器采集的油量信號(hào)確定的起始加熱點(diǎn)以及起始加熱時(shí)間；
在工作加熱階段，若氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度未達(dá)到標(biāo)定閾值的下限時(shí)，加熱控制信號(hào)采用Bang-Bang控制法使得加熱控制模塊按規(guī)定加熱速率對(duì)氧傳感器的探頭進(jìn)行加熱，直至氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度為標(biāo)定閾值的下限；在氧傳感器探頭附近的當(dāng)前溫度位于標(biāo)定閾值內(nèi)時(shí)，加熱控制信號(hào)采用PID控制法控制熱控制