专利名称：电喷发动机故障诊断系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电喷发动机的故障诊断系统。
背景技术：
随着中国第三阶段排放法规(以下简称国III)在北京等地的实施和中国第四阶 段排放法规(以下简称国IV)的即将实施，监测机动车排放的车载排放诊断系统开发成为 当务之急。车载故障诊断(0BD)系统要求诊断测试所有发生故障时会造成排放超过0BD限 值的零部件或系统，包括零部件测试、系统测试和控制器(ECM)测试。零部件测试主要诊 断和控制器有输入或输出关系的零部件，如传感器和执行器，主要针对零部件电路进行测 试，同时包括传感器输入值合理性判断；系统测试包括失火，催化转换器劣化，冷却系统故 障等；控制器(ECM/PCM)测试用于诊断和控制器有关的通讯故障，硬件故障，及内存记忆变 更。尽管车载故障诊断(0BD)系统在国外应用近十几年，而在国内起步较晚。0BD系统 的开发必须与发动机电控系统的开发和标定协调进行，因为0BD除了需要发动机电控系统 增加少数硬件外，绝大部分是软件和实验工作，而0BD系统软件应嵌入在发动机电控系统 程序中，在0BD标定过程中，需要调整和优化发动机电控系统的部分控制脉谱和控制策略。
实用新型内容本实用新型所要解决的问题是提供电喷发动机的故障诊断系统，该故障诊断系统 具有诊断测试所有发生故障时会造成排放超过0BD限值的零部件或系统，包括零部件测 试、系统测试和控制器(ECM)测试。本实用新型的基本原理是电喷发动机故障诊断系统(0BD)涉及电喷发动机0BD 系统硬件组成的改进，需要在现有的发动机管理系统基础上新增加0BD必要的传感器硬 件，如加速度传感器、后氧传感器。在原催化转换器排气上游具有前氧传感器，在原催化转 换器排气下游加装加热型氧传感器，即后氧传感器，以检测催化转换器的故障；另外需要安 装与车身垂直的加速度传感器，该加速度传感器允许跟ABS系统的加速度传感器共用，用 于在道路差的条件下关闭0BD功能。针对0BD诊断要求，对电喷发动机所有发生故障时会 造成排放超过0BD限值的零部件或系统采用了相应的诊断措施，包括传感器和执行器零部 件测试、系统测试和控制器(ECM)测试。并在原发动机电控(ECM)程序的基础上集成了 0BD 自诊断程序，故障诊断程序采用模块化设计，并引用分时多任务管理机制对各项故障诊断 任务进行管理调度，与原电喷发动机的各项控制任务有机结合。本实用新型所要解决的问题是通过以下技术方案来实现的—种电喷发动机故障诊断系统，在所述发动机硬件管理系统控制器中集成有故障 诊断系统模块，其特征是所述故障诊断系统包括零部件测试系统、系统测试系统和控制器 测试系统，零部件测试系统、系统测试系统分别与控制器测试系统相连。所述零部件测试系统包括在催化转换器下游的加热型氧传感器。[0009]该电喷发动机故障诊断系统安装有与车身垂直的加速度传感器。所述加速度传感器可与具有ABS系统的加速度传感器共用。在所述发动机故障诊断系统控制器中设有自诊断模块。所述传感器和执行器部件还包括与控制器连接的进气压力传感器(MAP)、节气阀 开度传感器(TPS)、水温传感器(ECT)、进气温度传感器(IAT)、氧传感器(02S)、车速传感器 (VSS)、凸轮位置传感器(CAM)、曲轴位置传感器(CKP)、加速度传感器(该加速度传感器允 许跟ABS系统的加速度传感器共用)、空调压力传感器、怠速控制阀、碳罐电磁阀、喷油器。需要更精密曲轴或凸轮轴位置传感器，以便更精确地检测失火；需要安装车身垂 直方向的加速度传感器，该加速度传感器允许跟ABS系统的加速度传感器共用，用于在道 路十分差的条件下关闭0BD功能。此外，0BD对车载计算机硬件的计算能力要求大大提高。 所述零部件测试主要诊断和控制器有输入或输出关系的传感器和执行器部件，主要针对零 部件电路进行测试，同时包括传感器输入值合理性判断；当点火控制回路(EST)、喷油嘴控 制回路、碳罐电磁阀控制回路、怠速控制阀等执行器控制回路发生故障时会点亮0BD警告 灯。所述氧传感器信号诊断分为响应特性和输出电压诊断，信号响应特性诊断针对前 氧传感器；电压诊断针对前氧传感器和后氧传感器，包括短接到地、电源、开路以及加热线 路故障。所述催化转换器劣化的诊断是基于检测催化转换器的储氧能力(0SC)，若催化转 换器已丧失储氧能力，表明催化转换器已劣化。所述控制器ECM还包括点火控制回路(EST)、喷油嘴控制回路、碳罐电磁阀控制回 路、怠速控制阀执行器控制回路，以及所述传感器部件回路。所述控制器ECM中集成自诊断系统模块。本实用新型具有以下优点1、本实用新型能够诊断测试所有发生故障时会造成发动机排放超过0BD限值的 电控系统零部件或系统，包括零部件测试、系统测试和控制器(ECM)测试。零部件测试主 要诊断和控制器有输入或输出关系的传感器和执行器零部件，主要针对零部件电路进行测 试，同时包括传感器输入值合理性判断；系统测试包括失火，催化转换器劣化，冷却系统故 障等；控制器(ECM/PCM)测试用于诊断和控制器有关的通讯故障及内存记忆更改等。2本实用新型控制器(ECM)采用模块化设计，引用分时多任务机制对各项故障诊 断任务进行管理调度，与原电喷发动机的各项控制任务有机结合。
以下结合
本实用新型故障诊断系统。图1为本实用新型带0BD的发动机管理系统原理框图图2为本实用新型催化转换器诊断结构示意图图3为本实用新型催化转换器诊断示意图
具体实施方式
如图1、图2、图3所示的电喷发动机故障诊断系统，该故障诊断系统包括零部件测
4试系统、系统测试系统和控制器(ECM)测试系统。具体说明如下如图1所示电喷发动机0BD系统硬件组成电喷发动机0BD系统需要在原发动机 管理系统基础上新增加0BD必要的传感器硬件，如加速度传感器、后氧传感器。如加装在催 化转换器排气下游的加热型氧传感器，见附图2所示，以检测催化器的故障；需要更精密曲 轴或凸轮轴位置传感器，以便更精确地检测失火；需要安装车身垂直方向的加速度传感器， 允许跟ABS系统的加速度传感器共用，用于在道路十分差的条件下关闭0BD功能。此外，0BD 对车载计算机硬件的计算能力要求大大提高。通过检测曲轴转速的变化诊断失火和判别失 火汽缸。具体方法是基于曲轴位置信号判定各缸工作时序，根据检测到的发动机转速信号 求得曲轴的转动瞬时角速度并进行滤波，如果某缸点火时曲轴角加速度信号低于该工况点 的曲轴瞬时角速度标定限值(该标定限值依据发动机转速和负荷，通过标定试验确定)，且 该气缸一个冲程的转速均值低于整个循环的转速均值，则判断该缸失火。如图1所示电喷发动机0BD系统诊断原理电喷发动机0BD系统诊断内容包括零 部件测试、系统测试和控制器(ECM)测试。零部件测试主要诊断和控制器有输入或输出关 系的零部件(传感器和驱动器)。当进气压力传感器(MAP)、节气阀开度传感器(TPS)、水温 传感器(ECT)、进气温度传感器(IAT)、氧传感器(02S)、车速传感器(VSS)、凸轮位置传感器 (CAM)、曲轮位置传感器(CKP)发生故障时会点亮0BD警告灯。而当加速度传感器、空调压 力传感器发生故障时不点灯，只记录故障码。如图1所示当点火控制回路(EST)、喷油嘴控制回路、碳罐电磁阀控制回路、怠速 控制阀等执行器控制回路发生故障时会点亮0BD警告灯。而空调吸和继电器、冷却风扇继 电器故障不影响排放，发生故障时不点0BD警告灯，只记录故障码。对传感器和驱动器的故障诊断主要针对零部件电路进行测试，同时包括传感器输 入值合理性判断。系统测试包括失火，催化转换器劣化，冷却系统故障等。故障诊断功能中失火诊断、氧传感器诊断催化转换器劣化诊断的诊断原理如下(1)失火诊断当发动机发生失火时，曲轴速度会因气缸做功能力的丧失而减速。 通过检测曲轴转速的变化诊断失火和判别失火汽缸。具体方法是基于曲轴位置信号判定各 缸工作时序，并计算发动机转速，求得曲轴的转动瞬时角速度并进行滤波，如果某缸点火时 曲轴角加速度信号低于该工况点的曲轴角加速度标定限值，且该气缸一个冲程的转速均值 低于整个循环的转速均值，则判断该缸失火。同时可以配合检测氧传感器的信号输出对失 火进行辅助判定。(2)如图2所示氧传感器诊断氧传感器信号诊断分为响应特性和输出电压诊断 两个方面。其中信号响应特性诊断只针对前氧传感器信号，其目的是为了防止因为氧传感 器的老化或中毒引起氧传感器信号的响应变慢，从而导致排放超标。电压诊断对于前氧传 感器和后氧传感器都要求，分别是短接到地、电源、开路以及加热线路故障。氧传感器响应特性诊断主要是检测氧传感器的响应时间，响应时间的定义是氧传 感器从300mv跳变到600mv或者是从600mv跳变到300mv的时间。当响应时间大于该工况 点标定限值，特别是高、低电压信号不对称的时将会引起排放的超标。(3)如图2所示的催化转换器劣化诊断的示意图图2中1为催化转换器，2为后 氧传感器，3为前氧传感器，4为进气压力传感器，5为喷油器，10为ECM。催化转换器1劣化
5的诊断是基于检测转换器的储氧能力(0SC)，催化转换器下游安装一个后氧传感器2帮助 监测催化转换器，通过比较前氧传感器3和后氧传感器2的输出信号，0BD系统从而探测催 化转换故障。具体诊断方法见图3 图3中6表示前氧传感器信号，7表示后氧传感器信号，8表 示滞后时间差，9表示信号由稀向浓的变化。在怠速工况下，改变空燃比，使混合器从稀变 浓，观测后氧传感器2对空燃比的反应时间。如果所述前氧传感器3、后氧传感器2输出的 由低至高的信号间时间间隔小于该工况点标定限值，则催化转换器已丧失储氧能力，表明 催化转换器已劣化。该标定时间限值与发动机负荷和催化转换器温度有关。电喷发动机0BD系统诊断程序模块ECM中的自诊断模块可检测ECM自身性能和 特定系统的输入和输出信号以确定是否存在故障。每个故障类型被分配一个含有四个数字 的0BD故障码，且故障码指出故障的情况。一旦检测出故障，将根据故障的性质决定是否点 亮故障灯，并将故障码被储存在存储器中。按照自诊断程序模块中各诊断任务执行频率的不同要求，采用分时多任务调度机 制将各种执行周期不同的诊断任务嵌入到原发动机控制程序的执行分支上，实现了自诊断 任务与原发动机控制任务的集成。匹配了 0BD诊断模块的发动机管理系统，可以随时监测 零部件和系统的故障，且0BD诊断模块能够持续监测排放的劣化过程，为诊断和维修与排 放相关的故障提供帮助。
权利要求一种电喷发动机故障诊断系统，在所述发动机硬件管理系统控制器中集成有故障诊断系统模块，其特征是所述故障诊断系统包括零部件测试系统、系统测试系统和控制器测试系统，零部件测试系统、系统测试系统分别与控制器测试系统相连。
2.根据权利要求1的电喷发动机故障诊断系统，其特征是所述零部件测试系统包括 在催化转换器(1)下游的加热型氧传感器(2)。
3.根据权利要求1的电喷发动机故障诊断系统，其特征是该电喷发动机故障诊断系 统安装有与车身垂直的加速度传感器。
4.根据权利要求3的电喷发动机故障诊断系统，其特征是所述加速度传感器与ABS 系统的加速度传感器共用。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的电喷发动机故障诊断系统，其特征是所述零 部件测试系统与系统测试系统包括与控制器测试系统连接的进气压力传感器、节气阀开度 传感器、水温传感器、进气温度传感器、氧传感器、车速传感器、凸轮位置传感器、曲轴位置 传感器、加速度传感器、空调压力传感器、怠速控制阀、碳罐电磁阀、喷油器。
专利摘要本实用新型公开了电喷发动机故障诊断系统(OBD)，在所述发动机硬件管理系统控制器ECM中集成有故障诊断系统模块，所述故障诊断系统包括零部件测试系统、系统测试系统和控制器测试系统。所述零部件在原发动机管理系统零部件基础上增加了催化转换器(1)下游的加热型氧传感器(2)。本实用新型还增加了标定参数和程序代码。在OBD标定过程中，需要调整和优化发动机电控系统的部分控制脉谱和控制策略，软件中的故障诊断程序采用分时多任务机制对各项故障诊断任务进行管理调度，与原电喷发动机的各项控制任务有机结合。
文档编号G01M15/04GK201583406SQ20092022048
公开日2010年9月15日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者朱辉 申请人:朱辉