大家知道傳統(tǒng)汽油機(jī)車輛排放控制的最有效手段就是通過(guò)氧傳感器與催化器配合進(jìn)行閉環(huán)控制，氧傳感器就好比系統(tǒng)地嗅覺(jué)神經(jīng)對(duì)尾氣成分進(jìn)行測(cè)量，而催化器好比是車輛腎臟，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)尾氣成分做出反饋保證排氣在催化器最適宜的空然比范圍內(nèi)，從而將尾氣凈化處理。所以氧傳感器以及催化器的狀態(tài)直接影響的整車排放，是排放控制零部件的重中之重，這也是為什么從OBD開始制定法規(guī)就始終對(duì)這兩部分零部件監(jiān)測(cè)都有著嚴(yán)格的要求，而史上最嚴(yán)的國(guó)六法規(guī)自然對(duì)這兩部分的OBD監(jiān)測(cè)進(jìn)行了進(jìn)一步的加嚴(yán)，同時(shí)國(guó)六法規(guī)也給出了更為詳盡的監(jiān)測(cè)要求說(shuō)明。

圖1：氧傳感器催化器布置

催化器監(jiān)測(cè)

國(guó)六法規(guī)需求變更：

對(duì)于催化器監(jiān)測(cè)，相對(duì)于國(guó)五法規(guī)的要求（分別對(duì)NMHC以及NOX進(jìn)行了閥值設(shè)定），國(guó)六法規(guī)設(shè)定催化器失效準(zhǔn)則為車輛排放的NMHC+NOX超過(guò)OBD閾值，國(guó)六法規(guī)的OBD排放限值進(jìn)行了大幅加嚴(yán)，所以這就對(duì)OBD臨界催化器制備帶來(lái)了更多的挑戰(zhàn)。因?yàn)榕R界催化器是催化器故障模型搭建以及后續(xù)匹配數(shù)據(jù)確定中首要故障準(zhǔn)則，只有臨界催化器與耐久催化器有足夠的區(qū)分度，才能有效地降低售后市場(chǎng)催化器失效誤報(bào)的風(fēng)險(xiǎn)。而當(dāng)OBD閾值進(jìn)一步降低后，那么二者的區(qū)分度也就會(huì)大幅降低，這也就給催化器診斷的標(biāo)定匹配工作帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。而同時(shí)，在國(guó)六法規(guī)中排放循環(huán)采用了全新的WLTC循環(huán)，更為動(dòng)態(tài)的測(cè)試循環(huán)也為標(biāo)定工作帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。

圖2：國(guó)六采用更為動(dòng)態(tài)的WLTC循環(huán)

圖3：國(guó)六OBD排放閾值

國(guó)六催化器監(jiān)測(cè)OBD解決方案

催化器失效往往是隨著催化器老化燒結(jié)導(dǎo)致貴金屬有效接觸面積減少，這樣催化器的氧氣儲(chǔ)存能力就下降了，從而催化器的催化還原能力就會(huì)下降，導(dǎo)致排放超限，目前聯(lián)合電子催化器的診斷策略主要基于催化器儲(chǔ)氧能力來(lái)診斷催化器的轉(zhuǎn)化效率，安裝于催化器上下游的兩個(gè)氧傳感器可以通過(guò)精確的控制策略對(duì)催化器的儲(chǔ)氧能力進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，當(dāng)進(jìn)入適宜的診斷工況，系統(tǒng)通過(guò)混合氣控制以及氧傳感器信號(hào)變化可以計(jì)算得到催化器的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氧量，當(dāng)催化器失效時(shí)，儲(chǔ)氧量降低，系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)報(bào)出故障，提醒用戶及時(shí)進(jìn)站維修。

由于前文提到的國(guó)六臨界催化器相對(duì)耐久催化器區(qū)分度的降低，對(duì)于OBD監(jiān)測(cè)方面我們需要進(jìn)行相對(duì)于原來(lái)數(shù)倍的測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)盡可能的提高數(shù)據(jù)可靠性以及診斷機(jī)會(huì)（IUPR），同時(shí)也要建立更為精確的儲(chǔ)氧量計(jì)算模型以及開發(fā)更多更為精確直觀數(shù)據(jù)分析工具，從而得到最佳的匹配結(jié)果，滿足法規(guī)的同時(shí)為客戶提供最可靠的技術(shù)支持。

圖4：催化器儲(chǔ)氧量不同工況落點(diǎn)分析

排氣傳感器監(jiān)測(cè)

排氣傳感器監(jiān)測(cè)國(guó)六法規(guī)變更

目前國(guó)內(nèi)汽油機(jī)系統(tǒng)排氣傳感器即為氧傳感器，氧傳感器好比發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣控制的觸覺(jué)神經(jīng)，決定了閉環(huán)控制的方向和策略，因此對(duì)于排放控制有著重要意義，在國(guó)六法規(guī)中對(duì)于氧傳感器監(jiān)測(cè)這部分相對(duì)于之前法規(guī)有著詳細(xì)的介紹和故障類型的定義，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

對(duì)于氧傳感器響應(yīng)性在國(guó)六法規(guī)中進(jìn)行了概念定義，也明確定義了該部分功能失效導(dǎo)致的排放超限OBD系統(tǒng)必須進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

對(duì)于氧傳感器的其他特性失效導(dǎo)致的排放超限進(jìn)行了詳細(xì)定義。

對(duì)于催化器下游氧傳感器（后氧）響應(yīng)失效監(jiān)測(cè)，法規(guī)也進(jìn)行了額外的定義說(shuō)明。

對(duì)于后氧失效監(jiān)測(cè)其中特別指出了后氧充分監(jiān)測(cè)能力的要求：當(dāng)后氧傳感器的輸出電壓、幅值、活性及其他特性對(duì)其他監(jiān)測(cè)（例如：催化器監(jiān)測(cè)）而言，不再具有充分的監(jiān)測(cè)能力時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)監(jiān)測(cè)出后氧故障?！俺浞帧笔侵缸畈畹目山邮軅鞲衅鳎ㄗ畈畹牟粓?bào)故障的傳感器）檢測(cè)出性能最好的不可接受的催化器（最好的故障催化器），這部分屬于國(guó)六法規(guī)相對(duì)國(guó)五法規(guī)的全新要求，需要我們投入更多時(shí)間來(lái)研究。

該部分在意義上應(yīng)包含了催化器下游氧傳感器響應(yīng)速率（Response rate）的監(jiān)測(cè)。該項(xiàng)要求對(duì)于系統(tǒng)以及匹配都提出了新的要求，這對(duì)整車以及系統(tǒng)都是很大的挑戰(zhàn)，所以同時(shí)該處國(guó)六法規(guī)也沿襲了OBDII的相應(yīng)條款如下：“OBD系統(tǒng)應(yīng)至少在斷油時(shí)（如減速斷油）檢測(cè)到由濃到稀的慢響應(yīng)故障。對(duì)由濃到稀過(guò)程的響應(yīng)檢查應(yīng)監(jiān)測(cè)以下兩部分內(nèi)容：1、斷油開始前，從濃混合氣狀態(tài)（如0.7V）開始斷油，到稀混合氣狀態(tài)（如0.1V）的過(guò)程中傳感器的響應(yīng)時(shí)間；2、傳感器中間信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間（例如從0.55V變到0.3V的時(shí)間）。”進(jìn)行過(guò)渡。

氧傳感器監(jiān)測(cè)國(guó)六應(yīng)對(duì)方案

對(duì)于前氧響應(yīng)性診斷，聯(lián)合電子目前開發(fā)的國(guó)六系統(tǒng)可以對(duì)涵蓋OBDII要求的六種失效模式進(jìn)行可靠診斷，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)氧傳感器信號(hào)的周期以及其他特性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算評(píng)價(jià)，滿足國(guó)六法規(guī)的要求同時(shí)，兼顧客戶需求。

圖5：氧傳感器響應(yīng)失效模式

對(duì)于寬氧（線氧）傳感器當(dāng)起特性發(fā)生偏移時(shí)，系統(tǒng)基于后氧閉環(huán)的控制策略可以提供有效的診斷參數(shù)從而對(duì)其特性偏移進(jìn)行可靠的進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖6：寬氧傳感器特性偏移

對(duì)于后氧監(jiān)測(cè)能力故障，聯(lián)合電子的國(guó)六解決方案中增加了后氧響應(yīng)的監(jiān)測(cè)功能，在診斷條件滿足的情況下，通過(guò)對(duì)比后氧對(duì)排氣成分變化的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行診斷，滿足國(guó)六法規(guī)的新需求。

圖7：后氧響應(yīng)故障監(jiān)測(cè)

在國(guó)六法規(guī)的OBD部分中，對(duì)氧傳感器和催化器監(jiān)測(cè)提出了更加嚴(yán)格的要求，而這些要求的核心思想就是要更加及時(shí)有效地檢測(cè)出氧傳感器和催化器的故障，避免故障帶來(lái)的惡劣的環(huán)境影響，降低在用車整體的排放水平。聯(lián)合電子將依賴專業(yè)高效的工程師團(tuán)隊(duì)，一如既往地支持國(guó)內(nèi)整車企業(yè)車型的排放升級(jí)換代，為中國(guó)的環(huán)保事業(yè)做出新的貢獻(xiàn)。