专利名称：基于k线的电控发动机故障诊断系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电信技术领域的系统，具体是一种基于K线的电控发动机故障诊断系统。
背景技术：
现代电控柴油机引入了OBD(车载诊断系统)，利用ECU(电子控制单元)对发动机电控系统各部件进行连续检测和诊断，自动识别并记录故障(包括间歇性故障)，因此，又称自诊断系统。故障诊断仪实现读取、清除ECU中的故障码等功能，相当于自诊断系统的终端设备，起到了人机交互的作用。
故障诊断仪和ECU之间的通信需要遵循一定的标准。以往诊断系统中使用的是ISO9141通信标准，它是一种基于串口的诊断标准，满足OBD-II的要求。目前，许多汽车生产厂商都采用ISO14230作为诊断系统的通信标准，该标准满足OBD-II和OBD-III的要求。ISO9141和ISO14230是技术上较为成熟的诊断标准。随着CAN(CONTROLLER AREA NETWORK，控制器局域网)总线的广泛应用，欧洲汽车厂商已经开始使用一种基于CAN总线的诊断系统通信标准ISO15765，它满足E-OBD的系统要求，ISO15765有可能成为新的国际通用诊断系统通信标准。本故障诊断仪遵循ISO14230标准，系统基于Kline总线。
经对现有技术的文献检索发现，申请号为99222050.5的中国专利提出一种柴油机燃油系统故障诊断仪，但它只能判定柴油机燃油系统运行状态，功能有限，而且硬件电路使用了微控制器及LCD液晶显示，电路复杂，成本高，不适合生产推广。申请号00101363.7的专利提出了一种汽车故障诊断仪远程连接装置，该发明只是实现了通过电话线路把汽车故障诊断仪与被检测汽车连接起来进行远距离检测的一个装置，并没有实现一个真正意义上的故障诊断仪。
国内外很多公司也开发了专门用于发动机电控系统故障诊断的应用系统，福特的车外诊断仪OASIS、丰田的Diaqmonitor诊断系统、日产公司的Consult、博士和德尔福的诊断仪等相继诞生，这些系统功能较为齐全，但价格昂贵，专业技术要求高，且标准不统一，因而其使用和维护也受到限制，不适于中国国情。国产的发动机故障诊断仪厂家有修车王、电眼睛等厂家，这些厂家生产的故障诊断仪虽然有一定价格优势，但是功能不是很齐全，而且诊断仪设备比较沉重，一般采用传统的液晶屏模式，界面不是太友好，操作不是很方便，给服务人员外出服务带来极大的不便；而且诊断仪全部以硬件的形式实现，成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有系统中的不足，提供一种基于K线的电控发动机故障诊断系统，使其实现了功能强大、界面友好、操作方便且便于携带的故障诊断系统。本发明可以读取、清除ECU中的故障码，保存已经读取到的故障码，实时采集发动机运行参数，在线写入标定数据文件，成本相对降低。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明基于KWP2000协议，包括KWP通信模块、故障码处理模块、发动机运行参数处理模块、标定数据文件烧写模块和界面显示模块。KWP通讯模块主要是满足KWP2000(Keyword Protocol 2000)协议中对物理层和数据链路层的规定，实现tester(服务主机)与ECU之间的通讯，达到ECU与故障码处理模块、发动机运行参数处理模块及标定文件烧写模块之间进行数据传输的目的。故障码处理模块根据用户的操作请求实现对ECU中的故障码读取、清除及保存，并将读取到的故障码送到界面显示模块。发动机运行参数处理模块也是根据用户的操作请求实现对发动机的运行参数实时采集及保存，采集到的发动机运行参数同时送到界面显示模块。标定数据文件烧写模块也是根据用户的操作请求实现对给定的标定数据文件烧写到ECU。界面显示模块向故障码读取子模块、故障码保存子模块、运行参数选取子模块、运行参数保存子模块及标定数据文件解码子模块发送显示请求命令，然后显示故障码及发动机运行参数。
所述的KWP通信模块包括KWP转接电路硬件子模块和KWP2000协议数据链路层编码解码实现子模块。KWP转接电路硬件子模块实现tester到ECU之间通讯的电平转换，根据KWP2000协议物理层的规定，K线接口电平是正逻辑电平，而tester端的RS232接口是负逻辑电平的，该模块将正逻辑电平转换成RS232的负逻辑电平。数据链路层规定了报文的格式信息、站地址信息、长度信息、命令信息、数据信息和校验信息等与数据报文相关的信息。数据链路层编码解码实现子模块则是将发送的数据以报文的形式编码，进一步通过KWP转接电路硬件子模块将数据发送至ECU；或对接收到报文信息进行解码，将命令信息和数据信息提取出来，这些信息送到故障码处理模块、发动机运行参数处理模块、标定数据文件烧写模块进行处理。
所述的故障码处理模块包括故障码读取子模块、故障码清除子模块和故障码保存子模块。故障码读取子模块通过数据链路层编码解码实现子模块向ECU发送读取故障码的命令，同时接收来自ECU的故障码信息，并将故障码解码之后的信息送给故障码显示子模块显示。故障码清除子模块通过数据链路层编码解码实现子模块向ECU发送清除故障码的命令，同时接收来自ECU的故障码清除确认信息；如果清除之后ECU没有故障码，则向用户发出提示信号；如果清除之后还有故障码，则激活故障码读取子模块，读取故障码。故障码保存子模块将显示于故障码显示子模块中的故障信息进行存档，以供服务人员进行后续故障分析。
所述的发动机运行参数处理模块包括运行参数选取子模块和运行参数读取子模块、运行参数保存子模块。运行参数选取子模块从系统中选取需要监测的运行参数，运行参数选取完毕之后，运行参数读取子模块通过数据链路层编码解码实现子模块发送读取运行参数的命令，同时接收ECU反馈的实时运行参数数据，送至发动机运行参数显示子模块进行显示。运行参数保存子模块在实时采集发动机运行参数的同时，将采集的数据进行存档，以供服务人员进行后续发动机运行状态分析。
所述的标定数据文件烧写模块包括标定数据文件解码子模块和标定数据发送子模块。标定数据文件解码子模块根据S记录格式将S19文件解码，将其中的程序/数据信息提取出来，并将其对应的地址信息记录下来。解码完毕之后，标定数据发送子模块通过数据链路层编码解码实现子模块循环发送S19文件中的数据给ECU，直到所有数据发送完毕。在收到ECU的数据接收完毕的确认信号之后，标定数据发送子模块负责复位ECU，以保证已经传输的数据成功保存于ECU的储存器当中。
所述的界面显示模块包括故障码显示子模块、发动机运行参数显示子模块和操作按钮子模块。界面显示模块采用图形化的开发工具LabVIEW(虚拟仪器)完成，实现了界面友好的用户界面。整个系统采用前后台的方式运行，界面显示模块于前台运行，其它模块于后台进行，属于后台模块。故障码显示子模块将接收故障码读取子模块接收来的数据显示于界面；发动机运行参数显示子模块将运行参数读取子模块接收来的数据显示出来。操作按钮子模块接收来自用户的操作要求，包括读取故障码、清除故障码、保存故障码、读取发动机实时运行参数、保存发动机实时运行参数、烧写标定数据文件等。在接收操作者的这些操作要求之后，后台模块根据不同的用户请求，进行相应的处理。
本发明系统实现了基于K线的电控发动机故障诊断仪，在实现故障诊断仪应有功能的基础之上，增加了烧写标定文件的功能。由于诊断仪没有采用复杂的微控制器及LCD实现，对于生产企业而言，降低了生产成本。对于用户，一方面诊断仪简单易用，便于携带，界面友好，操作方便，在有电脑的地方都可以使用，同时电脑属于办公用品，不会因为专门为诊断仪配置电脑而增加费用；另一方面，发动机厂家往往同一ECU会配很多个不同的发动机机型，对于服务站而言，由于以前的诊断仪不能烧写标定文件，故对于不同的机型都需要配备一个ECU，采用具有烧写标定文件功能的诊断仪之后，针对不同的机型只需选择不同的标定数据文件，而不需要配备多个ECU，同样降低了费用。
图1为本发明系统框图具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例是基于KWP2000协议提出的，KWP2000协议是国际标准化组织制定的应用于车用控制器故障诊断及标定、监测系统的串行通信标准协议。KWP2000协议分别对物理层、数据链路层和应用层进行了定义。物理层对逻辑信号电平给出了定义；数据链路层和应用层对报文结构、服务应用者与服务提供者之间的相互约定信息进行了定义。KWP2000协议应用层规定服务中所有的指令均由主机发出，作为用户的ECU仅负责根据不同的指令执行相应操作并回答操作信息。ECU不能作为主机发出指令，并且只能与主机进行通信，ECU与ECU之间不能进行相互通信。
本实施例系统的标定文件是S19格式，又称S记录格式文件。S记录格式是Motorola公司的十六进制目标文件格式。它将程序和数据用可打印的ASCII格式表示，允许用标准的软件工具来检查目标文件。S记录格式还包括出错检验功能，可保证数据传送的正确性。S记录实际上是由五个部分组成的字符串的集合。它包括记录类型、记录长度、存储器地址、程序/数据及校验和。
如图1所示，本实施例包括KWP通信模块、故障码处理模块、发动机运行参数处理模块、标定数据文件烧写模块和界面显示模块。KWP通信模块满足KWP2000协议中对物理层和数据链路层的规定，负责tester与ECU的通讯，KWP通信模块与故障码读取子模块、发动机运行参数读取子模块和标定数据文件发送子模块相连；界面显示模块负责显示从ECU接收的数据和接收操作者的操作意识，界面显示模块与故障码读取子模块、故障码清除子模块、故障码保存子模块、运行参数选取子模块、运行参数保存子模块和标定数据文件解码子模块相连。
1、KWP通信模块，KWP通信模块负责tester与ECU机的通讯。该模块由KWP转接电路硬件子模块、KWP2000协议数据链路层编码解码实现子模块两个子模块组成。
a)KWP转接电路硬件子模块，KWP转接电路硬件子模块是一个硬件模块，与KWP2000协议数据链路层编码解码实现子模块及ECU相连。该模块实现物理信号的传递，将pc机RS232的负逻辑电平转换成TTL正逻辑电平，而且，该模块没有采用集成芯片，完全通过分立元件实现电路。
b)KWP2000协议数据链路层编码解码实现子模块，该模块与故障码读取子模块、故障码清除子模块、运行参数读取子模块、标定数据发送子模块及KWP转接电路硬件子模块相连，负责将发送或接收的数据编码或解码。对于发送的报文数据帧，按照KWP2000协议报文的规定，将数据编码成ECU可以接收的报文；对于接收的报文数据帧将其解码，提取出命令信息和数据信息。
2、故障码处理模块，故障码处理模块根据操作者的请求从ECU读取故障码信息或清除ECU中的故障码信息，同时根据操作者的请求将读取到的故障码进行保存，操作者的请求从界面显示模块输入。该模块由故障码读取子模块、故障码清除子模块、故障码保存子模块组成。
a)故障码读取子模块，故障码读取子模块接收来自界面显示模块中的操作按钮子模块的读取故障码的请求，然后通过KWP2000协议数据链路层编码解码实现子模块发送读取故障码的命令，并将读取到的故障码返回。在读取到故障码之后，将故障码发送给故障码显示子模块显示；同时在用户请求的情况下，将接收到的故障码通过故障码保存子模块进行保存。
b)故障码清除子模块，故障码清除子模块接收来自界面显示模块中的操作按钮子模块中读取故障码的请求，然后通过KWP2000协议数据链路层编码解码实现子模块发送清除故障码的命令，将ECU中的故障码清除。
c)故障码保存子模块，故障码保存子模块接收来自界面显示模块中的操作按钮子模块中保存故障码的请求，直接将故障码读取子模块读取到的故障码进行存档。
3、发动机运行参数处理模块，发动机运行参数处理模块根据操作者选取好的状态监测变量信息，通过KWP2000协议数据链路层编码解码实现子模块发送状态监测的命令，并将读取到的状态参数信息返回，发送给发动机运行参数显示子模块显示；同时在用户请求的情况下，在状态监测的同时，进行运行参数的实时存档。该模块由运行参数选取子模块、运行参数读取子模块、运行参数读取子模块组成。
a)运行参数选取子模块，运行参数选取子模块主要是接收用户的请求，用户通过该模块选取需要监测的运行参数信息，然后该模块将选取好的运行参数信息传给运行参数读取子模块。由于KWP2000报文长度限定在260字节之内，同时为了保证运行参数监测的实时性，运行参数选取子模块选取的运行参数变量不超过20个。
b)运行参数读取子模块，运行参数读取子模块根据需要监测的运行参数信息，通过KWP2000协议数据链路层编码解码实现子模块发送读取状态参数信息的命令，并将读取到的状态参数信息发送给发动机运行参数显示子模块显示。同时在用户请求的情况下，在状态监测的同时将状态信息通过运行参数保存子模块进行保存。
c)运行参数保存子模块，运行参数保存子模块根据用户的请求，将通过运行参数读取子模块监测到的运行参数状态信息进行实时存档。
4、标定数据文件烧写模块，标定数据文件烧写模块根据操作者的请求实现对ECU烧写标定数据文件的功能。该模块由标定数据文件解码子模块和标定数据发送子模块组成。
a)标定数据文件解码子模块，标定数据文件解码子模块根据操作者的请求，将选择好的标定数据文件根据S19文件格式进行解码，并将解码好的数据发送给标定数据发送子模块。
b)标定数据发送子模块，标定数据发送子模块从标定数据文件解码子模块接收解码好的数据，然后通过KWP2000协议数据链路层编码解码实现子模块发送烧写标定文件的命令及标定数据发送给ECU，并在烧写结束后复位ECU。
5、界面显示模块，界面显示模块用于显示故障码、运行参数信息等及接收用户的操作请求等。该模块由故障码显示子模块、发动机运行参数显示子模块和操作按钮子模块组成。
a)故障码显示子模块，故障码显示子模块与故障码读取子模块，用于显示读取到的故障码。
b)发动机运行参数显示子模块，发动机运行参数显示子模块与运行参数读取子模块相连，用于实时显示发动机运行参数状态。
c)操作按钮子模块，操作按钮子模块分别与故障码读取子模块、故障码清除子模块、故障码保存子模块、运行参数选取子模块、运行参数保存子模块和标定数据文件解码子模块相连，分别向这些模块发送读取故障码、清除故障码、保存故障码、选取发动机需要监测的运行参数及烧写标定文件的请求。
采用上述的技术，能实现功能强大、界面友好、操作方便且便于携带的故障诊断系统，可以读取、清除ECU中的故障码，保存已经读取到的故障码，实时采集发动机运行参数，在线写入标定数据文件。
权利要求
1.一种基于K线的电控发动机故障诊断系统，其特征在于包括五个模块KWP通讯模块、故障码处理模块、发动机运行参数处理模块、标定数据文件烧写模块及界面显示模块；整个系统基于KWP2000协议实现，其中所述KWP通讯模块满足KWP2000协议中对物理层和数据链路层的规定，实现服务主机与电子控制单元之间的通讯，达到电子控制单元与故障码处理模块、发动机运行参数处理模块及标定文件烧写模块之间进行数据传输；所述故障码处理模块实现对电子控制单元中的故障码读取、清除及保存，读取到的故障码送到界面显示模块；所述发动机运行参数处理模块实现对发动机的运行参数实现采集及保存，采集到的发动机运行参数同时送到界面显示模块；所述标定数据文件烧写模块实现对给定的标定数据文件烧写到电子控制单元；所述界面显示模块向故障码读取子模块、故障码保存子模块、运行参数选取子模块、运行参数保存子模块及标定数据文件解码子模块发送请求命令，同时显示故障码及发动机运行参数。
2.如权利要求1所述的基于K线的电控发动机故障诊断系统，其特征是，所述的KWP通信模块包括KWP转接电路硬件子模块和KWP2000协议数据链路层编码解码实现子模块；KWP转接电路硬件子模块实现服务主机到电子控制单元之间通讯的电平转换，数据链路层编码解码实现子模块则是将发送的数据以报文的形式编码，进一步通过KWP转接电路硬件子模块将数据发送至电子控制单元；或对接收到报文信息进行解码，将命令信息和数据信息提取出来，这些信息送到故障码处理模块、发动机运行参数处理模块、标定数据文件烧写模块进行处理。
3.如权利要求2所述的基于K线的电控发动机故障诊断系统，其特征是，根据KWP2000协议物理层的规定，K线接口电平是正逻辑电平，而服务主机端的RS232接口是负逻辑电平的，KWP转接电路硬件子模块将正逻辑电平转换成RS232的负逻辑电平。
4.如权利要求1所述的基于K线的电控发动机故障诊断系统，其特征是，所述的故障码处理模块包括故障码读取子模块、故障码清除子模块和故障码保存子模块；故障码读取子模块通过数据链路层编码解码实现子模块向电子控制单元发送读取故障码的命令，同时接收来自电子控制单元的故障码信息，并将故障码解码之后的信息送给故障码显示子模块显示；故障码清除子模块通过数据链路层编码解码实现子模块向电子控制单元发送清除故障码的命令，同时接收来自电子控制单元的故障码清除确认信息；故障码保存子模块将显示于故障码显示子模块中的故障信息进行存档，以供服务人员进行后续故障分析。
5.如权利要求4所述的基于K线的电控发动机故障诊断系统，其特征是，所述的故障码清除子模块，在故障码清除之后电子控制单元没有故障码，则向用户发出提示信号；如果故障码清除之后还有故障码，则激活故障码读取子模块，读取故障码。
6.如权利要求1所述的基于K线的电控发动机故障诊断系统，其特征是，所述的发动机运行参数处理模块包括运行参数选取子模块、运行参数读取子模块、运行参数保存子模块；运行参数选取子模块从系统中选取需要监测的运行参数，运行参数选取完毕之后，运行参数读取子模块通过数据链路层编码解码实现子模块向电子控制单元发送读取运行参数的命令，同时接收电子控制单元反馈的实时运行参数数据，送至发动机运行参数显示子模块进行显示；运行参数保存子模块在实时采集发动机运行参数的同时，将采集的数据进行存档，以供服务人员进行后续发动机运行状态分析。
7.如权利要求6所述的基于K线的电控发动机故障诊断系统，其特征是，所述的运行参数选取子模块，其选取的运行参数小于或者等于20个。
8.如权利要求1所述的基于K线的电控发动机故障诊断系统，其特征是，所述的标定数据文件烧写模块包括标定数据文件解码子模块和标定数据发送子模块；标定数据文件解码子模块根据S记录格式将S19文件解码，将其中的程序/数据信息提取出来，并将其对应的地址信息记录下来；解码完毕之后，标定数据发送子模块通过数据链路层编码解码实现子模块循环发送S19文件中的数据给电子控制单元，直到所有数据发送完毕；在收到电子控制单元的数据接收完毕的确认信号之后，标定数据发送子模块负责复位电子控制单元，以保证已经传输的数据成功保存于电子控制单元的储存器当中。
9.如权利要求1所述的基于K线的电控发动机故障诊断系统，其特征是，所述的界面显示模块包括故障码显示子模块、发动机运行参数显示子模块和操作按钮子模块；整个系统采用前后台的方式运行，界面显示模块于前台运行，除界面显示模块外的模块于后台进行，属于后台模块，故障码显示子模块将接收故障码读取子模块接收来的数据显示于界面，发动机运行参数显示子模块将运行参数读取子模块接收来的数据显示出来，操作按钮子模块接收来自用户的操作要求，包括读取故障码、清除故障码、保存故障码、读取发动机实时运行参数、保存发动机实时运行参数、烧写标定数据文件，在接收操作者的这些操作要求之后，后台模块根据不同的用户请求，进行相应的处理。
10.如权利要求9所述的基于K线的电控发动机故障诊断系统，其特征是，所述的界面显示模块用图形化的开发工具虚拟仪器LabVIEW完成，实现了界面友好的用户界面。
全文摘要
一种电信技术领域的用于电控发动机的智能故障诊断仪，其中KWP通讯模块实现tester与ECU的通讯，故障码处理模块实现对ECU中的故障码读取、清除及保存，读取到的故障码送到显示模块。发动机运行参数处理模块实现对发动机的运行参数进行采集及保存，采集到的发动机运行参数同时送到显示模块。标定数据文件烧写模块实现对给定的标定数据文件烧写到ECU。界面显示模块向故障码读取子模块、故障码保存子模块、运行参数选取子模块、运行参数保存子模块及标定数据文件解码子模块发送请求命令，同时显示故障码及发动机运行参数。本发明可以读取、清除ECU中的故障码，保存已经读取到的故障码，实时采集发动机运行参数，在线写入标定数据文件。
文档编号G01M15/04GK101055228SQ200710041458
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者冒晓建, 唐航波, 王俊席, 卓斌, 冯静 申请人:上海依波尔汽车电子有限公司