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轻型汽油车排放控制故障诊断方法及离线诊断技术研究

胡杰  
【摘要】:随着汽车保有量的高速增长,汽车排放污染问题日益严重。汽车排放法规日益严格,针对轻型汽油车,法规强制要求车辆必须安装车载诊断系统(OBD)。本文结合“十一五”国家“863”课题《轻型汽油车排放控制在线故障诊断及远程诊断技术》,对轻型汽油车排放控制故障诊断方法及离线诊断技术进行了研究。 首先建立了轻型汽油车OBD典型故障(失火、氧传感器劣化、催化器老化)的故障模拟平台。为了满足新车OBD开发过程中对故障诊断阀值标定的需求,以及不同典型故障的故障程度对车辆排放的影响、典型故障的诊断策略和方法的研究和新车型式认证等不同类型的需求,针对目前车辆上所采用的点火系统,设计和开发了一套通用型的失火故障发生装置,可以实现多种不同的失火方式,设置可变的失火率等功能。针对车辆上绝大部分车辆使用的开关型氧传感器,设计和开发了一套氧传感器故障模拟装置,可以实现模拟不同类型的典型氧传感器故障。根据国标建立了一套三元催化转化器台架老化装置,可通过台架快速老化的方式获得不同老化程度的催化器老化样件,为新车的开发与匹配提供支撑。 其次对OBD典型故障的诊断方法进行了研究。发动机多缸失火故障的诊断以及高转速低负荷工况下的失火故障诊断是目前公认的失火故障诊断的难点,本文主要研究多缸失火状态的故障诊断方法,在现有硬件的基础上,测量发动机的瞬时转速信号,采用非平稳信号处理算法-经验模态分解(EMD)对发动机瞬时转速信号进行分解和分析,提出各缸做功时间这个指标,并结合BP神经网络的模式识别功能,形成了新的失火故障诊断算法。针对氧传感器故障诊断,以发动机平均值模型为基础,建立了基于氧传感器信号的燃油闭环控制模型,从理论上分析了氧传感器故障对发动机燃油喷射规律及排放的影响,建立了氧传感器不同故障的诊断策略,并在氧传感器出现故障后,提出了基于虚拟氧传感器的补偿控制方法,可有效降低在用车在故障状态下的污染物排放。针对催化器老化故障诊断,根据催化器的储放氧特性,提出了基于储氧能力模型故障诊断方法和4个评价催化器性能的指标,采用“浓稀法”试验对模型参数进行了辨识和估计,通过试验研究提出了基于储氧过程的催化器性能评价的方法。 最后对汽车离线故障诊断技术进行了研究。随着OBD系统成为车辆控制系统的标准配置,与之配套使用的离线汽车故障诊断系统也成为车辆维护的必备系统。本文提出了一种基于车载诊断系统的通用型PC式汽车故障诊断系统方案,针对车辆故障诊断技术中广泛应用的K线和CAN总线,以Freescale16位单片机为基础设计和开发了通用型的车辆诊断通信转接系统硬件,并根据不同的通信协议,开发了通信协议栈,实现了车辆诊断协议与上位机通信的转接。采用Visual Basic语言完成了上位机诊断软件的开发,可实现各种诊断功能。经过不断开发、测试、完善和升级,该系统可以完成某汽车公司全系列车型的诊断服务。


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