基于OBD系统的失火诊断与排放分析
ODB系统介绍及系统诊断方法
测三元催化、前氧的功能，在 Passat 新领驭的系统中前氧是宽带氧传感器（LSU），后氧是跳 变式氧传感器（LSF）。
2.2 宽带式氧传感器（LSU）介绍
1）LSU 结合了能斯脱（Nernst）原理及一种用于氧离子输送的“泵氧电池”于一体。 2）通过泵提供给排气接触一面的电极足够的氧气，使两边电压保持恒定：450mV。 3）电子控制器把泵的电能消耗换算成 λ 值，生成电流与 λ 几乎成线性关系。
故障未被最终确认，可能是间歇性故障，需
1）连接到 ECU 63 号脚的电路与下游氧传 检查以下问题：
感器 2 号脚之间断路。
1）连接到 ECU 63 号脚的电路与下游氧传
2）下游氧传感器 1 号脚连接到主继电器的 感器 2 号脚之间断路。
电路断路。
2）下游氧传感器 1 号脚连接到主继电器的
3）下游氧传感器 1 号脚与 2 号脚之间断路。 电路断路。
论文
发动机
2009.01.28
已确认未被修复的故障 确认后的故障被确认修复前
–对于排放相关故障激活 MIL 灯。 –不影响排放但需要维修的故障不激活 MIL。
–损坏催化器的失火故障闪烁 MIL。
不改变 MIL 状态。
已确认的故障被确认修复后
解除 MIL 激活状态。
2、Passat 新领驭 OBD 氧传感器故障诊断
1.2 OBD 故障报警灯（MIL）
OBD故障报警灯的激活遵循如下原则：
– 当汽车点火开关已打开，而发动机尚未起动或转动，MIL 会点亮。 – 如果系统存在已确认的排放相关故障（引起催化器损坏的失火故障除外），OBD 系统
大学毕业设计论文 电控汽油机失火诊断系统研究
硕士学位论文电控汽油机失火诊断系统研究摘要随着全球气候的恶化以及能源问题的日益突出，发动机的排放法规和油耗限制法规也日趋严格，这对汽车的排放控制带来了新的挑战。
对发动机车载诊断系统(OBD)的研究，具有重要的现实意义。
本文以国家科技型中小企业创新项目(发动机通用电子控制单元(UEC功研制及产业化，编号:08e26224302178)为依托，通过对汽油发动机OBD系统的研究，介绍了OBD系统对节气门位置传感器、进气温度压力传感器、冷却液温度传感器等基本传感器的检测原理以及发动机失火监测原理，对传感器的诊断策略进行了分析，对发动机失火的各种诊断算法进行了全面分析和研究，采用曲轴转速波动法作为本文的失火诊断算法。
设计开发了开放式ECU以及配套的标定软件，并以此为基础，搭建起诊断系统试验平台。
在该平台上，对所开发的ECU 进行了标定，使其能够顺利控制试验所用的发动机。
在开放式ECU中嵌入OBD的失火诊断功能。
为了开展诊断试验，加入了发动机失火的软件控制功能并在所搭建的试验台上进行了验证。
利用所搭建的诊断系统试验平台，对发动机的部分传感器、执行器进行了诊断试验，验证了所开发的传感器诊断功能;为了验证所开发的发动机失火诊断策略，利用标定软件设置发动机失火，同时通过ECU向故障指示台输出故障参考，将其与失火诊断策略的诊断结果进行比较，以此验证诊断策略的准确性，统计试验表明，失火诊断的准确率高于90%。
通过设置不同的失火率，对发动机的排放进行了测试，分析了影响排放的内在机理。
排放的测试结果表明，当失火率由0增大到3.5%时，尾气中的co、Hc含量分别由0.55%、332ppm上升到4.37%、1327PPmo关键词:汽油机，ECU，OBD，失火诊断中南大学硕士学位论文AbstractAbstractEngineemissionregulationsandfueleonsumPtlonregulationsareincreasinglystringeniwiththedeteriorationofglobalelimateandtheinereasinglyoutstandingofenergyProblem，whiehbringnewehallengestotheemissioneontrolofengine.Thestu勿ofon一boarddlagnostic(OBD)systemhassignificancetocopewiththenewchallengestotheemission eontrolofengine.SupportedbyTechnologyInnovationFundfortheNationalEnterprises(DevelopmentandCommereializationofUniversalElectronieControlUnit(UECU)forEngines，NO.08C26224302178)，stu勿onOBDsystemwascarriedout.ThefaultdetectionPrineiPleofthebasiesensors suehasthrottlePositionsensor，intakeairtemPeratureandPressuresensor，eoolanttemPeraturesensorwereintroducedaswellasthePrineiPleofthe enginemisfiredeteetion，whosedetectionStrategyandalgorlthmwerefullyanalyzed，andthemeansofevaluatingerankshaftsPeedwasadoPted.ThediagnostieexPerimenialPlatformwasestablishedbaseontheUniversalEleetronicControlUnlt(UECU)alongwiththeealibrationsoftware，allofwhiehweredesignedbyourtoPic一basedgrouP.InordertoeontroltheexPerimentalgasolineenginewiththeUECU，ParameterealibrationwascarriedoutonthePlatform.MisfirediagnosticfunctionwasembedintothesoftwareofUECUaswellasthemisfireeontrollogicfortheengineforthesakeofthemisfirediagnostieexPerimeni.DiagnostietestonPartofthesensorsand aetuatorswereea币edouttovalidatethedlagnostiealgorlthm.Inordertovalidatethemisfirediagnosisstrategy，afaultrefereneewasou印uttothefaultannuneiatorstationwhllemisfiresettingwasearriedoutwithealibrationsoftware.ByeomParethediagnosticresultfromthediagnostiestrategywiththatonthefaultannuneiatorstation，whetherthediagnostieresult15rightorwrongeanbedemonstrated，andtheresultshowsthatthecorreetrateofmisfireidentification15higherthan90%.TheemissionPerformancetestofthegasolineenginewasearriedoutwithdifferentmisfirerateandthemeehanismwasanalyzed.When中南大学硕士学位论文misfireraterisingfrom0to3.5%，theeonientofCOandHCemission risingfrom0.55%，332ppmto4.37%，1327ppmresPeetively.Keywords:gasolineengine，ECU，OBD，misfirediagnosis中南大学硕士学位论文目录目录摘要 (I)Abstract....................................................................................................................……n第一章绪论 (1)1.1汽车电子控制技术的发展与车载诊断系统 (1)1.2OBD系统的诊断功能和原理简介 (2)1.2.1OBD系统的检测对象 (2)1.2.2OBD系统诊断原理 (2)1.2.3OBD系统的局限性..............................................，. (3)1.3本文的研究意义 (4)1.4课题来源及研究内容 (5)第二章文献综述 (6)2.1国外OBD的发展与现状 (6)2.2我国OBD发展与现状 (8)2.3发动机故障诊断及OBD技术的的研究现状 (9)2.4OBD技术的发展趋势......................................，.. (11)2.5本章小结.....................................................................，. (12)第三章汽油机传感器故障诊断 (13)3.1故障诊断的依据 (13)3.1.1元件监测 (13)3.1.2合理性试验 (13)3.1.3电路试验 (13)3.1.4催化剂监测 (13)3.1.5燃油系统监测 (14)3.1.6失火监测 (15)3.1.7二次空气监测 (16)3.2故障诊断的对象 (17)3.4故障信息记录的设置 (18)3.5各传感器诊断.......，. (18)3.5.1进气温度压力传感器故障诊断.............................................， (18)3.5.2冷却液温度传感器故障诊断.....................................................……20中南大学硕士学位论文目录3.5.3节气门位置传感器故障诊断............................................，.. (20)3.5.4起动后冷却液温升速度过慢的故障诊断 (21)3.5.5上游氧传感器故障诊断 (22)3.5.6下游氧传感器故障诊断 (24)3.5.7三效催化转化器效率过低的故障诊断 (25)3.6本章小结 (26)第四章汽油机失火诊断 (27)4.1失火原因及其危害 (27)4.2失火诊断的方法 (27)4.2.1曲轴转速波动法 (28)4.2.2离子电流法 (33)4.2.3宽域氧传感器法 (34)4.3.4气缸压力传感器法 (35)4.3本章小结 (35)第五章故障诊断系统实验平台的搭建 (36)5.1试验平台的设计分析 (36)一6厂O，、︸﹃j故障诊断试验平台的设计方案故障诊断试验平台的基本组成，︸，J仁J工口J5.4发动机ECU.................................................，............，.......，...............， (41)5.4.1ECU硬件 (41)5.4.2ECU软件.................................................................................，.. (43)5.5ECU标定软件..…，.……，.，.............……，.…，，二，......……，..…，二，，.........……，..…，.，485.6本章小结 (52)第六章失火诊断实验与分析 (53)6.1试验准备 (53)6.1.1ECU硬件标定 (53)6.1.2ECU台架标定 (57)6.2传感器检测试验 (60)6.3失火诊断试验 (61)6.3.1失火控制的实现 (61)6.3.2失火诊断的检验 (62)6.4试验结果与分析........................，. (64)6.5本章小结 (70)第七章全文总结与展望 (71)中南大学硕士学位论文目录7.1主要研究内容与结论 (71)7.3进一步工作的建议.......................，. (72)参考文献 (73)攻读学位期间主要的研究成果 (78)致谢 (79)中南大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论随着人类社会的进步和汽车工业的发展，汽车的普及率越来越高。
在用车OBD系统检查及结果分析
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2020, 10(4), 616-623Published Online August 2020 in Hans. /journal/aephttps:///10.12677/aep.2020.104076The OBD System Inspectionand Result Analysis of In-Use VehiclesShu Shen1,2, Jingyuan Li1,2, Tieqiang Fu1,2, Jian Ling1,21CATARC Automotive Test Center (Tianjin) Co., Ltd., Tianjin2China Automotive Technology Research Center Co., Ltd., TianjinReceived: Aug. 1st, 2020; accepted: Aug. 21st, 2020; published: Aug. 28th, 2020AbstractBased on the research on the main content and process of OBD system inspection of in-use ve-hicles, this article analyzes the OBD system inspection results of 1010 in-use vehicles and finds that: the failure rate of diesel vehicles is higher than that of gasoline vehicles; the main reason for the failure of OBD connection of vehicles is that the Data Link Connectors are not standardized in the factory and the coverage of diagnostic equipment is incomplete; the main reason for OBD fail-ure is the status of the malfunction indicator light read by the ECU and the actual state of visual inspection is inconsistent; the current fault code and the freeze frame fault are concentrated on the oxygen sensor and the catalyst.KeywordsOBD System Inspection, In-Use Vehicles, Connection在用车OBD系统检查及结果分析沈姝1,2，李菁元1,2，付铁强1,2，凌健1,21中汽研汽车检验中心(天津)有限公司，天津2中国汽车技术研究中心有限公司，天津收稿日期：2020年8月1日；录用日期：2020年8月21日；发布日期：2020年8月28日摘要本文基于对在用车OBD检查主要内容及流程的研究，检查并分析了1010辆在用车的OBD检查结果，发现柴油车的故障率高于汽油车；车辆OBD通讯失败的主要原因是OBD接口针脚出厂不规范和诊断仪设备覆沈姝等盖率不全；OBD不合格的主要原因是车辆ECU读取的故障指示器状态与实际目测的状态不一致；车辆的当前故障和冻结帧故障集中在氧传感器和催化器故障。
基于曲轴转速波动的OBD失火诊断策略研究
基 金 项 目 ： 家 环 保 局 与 日产 合 作 资 助 项 目 “ Ｂ 技 术 与在 用 车 排 国 ＯＤ
放 管 理 研 究 ” 。
作 者 简 介 ：王 震 （９ ３ ） 江 苏 盱 眙 人 ， 汉 理 工 大学 汽 车 工 程 学 院 １８一 ， 武 在 读 硕 士 研 究 生 ， 究方 向 为 车载 诊 断 （ Ｂ 系 统 的开 发 与应 用 。 研 Ｏ Ｄ）
发 动 机 工 作 过 程 中 由于 各 种 原 因造 成 的混 合 气 在 气 缸 内不 能 正 常 燃 烧 的现 象 。多 缸 汽 油机 失 火故
Ｏ Ｄ法规 中规定 对两 种 失 火危 害 进行 监测 ． Ｂ 分
别 是失 火造 成 的催化 剂损 害和排 放超 标 。 由于上 述
障 因不 易 觉 察 而 普 遍 存 在 ．对 环 境 和 车 辆 特 别 是 采用 催 化 转 换 器 的 车辆 造 成 了 巨大 危 害 。因此 ， 研
究 Ｏ Ｄ 系 统 的 发 动 机 失 火 诊 断 策 略 并 分 析 失 火 Ｂ
原 因造 成发 动机 持续 失火 ．会 导致 催化 剂温 度大 幅 度 升 高 ．从 而 引起严 重 的热老 化 。对 催 化剂 造成 损 害 。Ｍａｔ ｌｎ ｒｎＫ ｅ ｋ等 人研 究 了失 火对 催 化 剂 温度 及 ｉ
的运行 状况随 时监控 与汽车排 放相关 的部件 ． 一
旦 某 些 部 件 发 生 故 障 导 致 排 放 超 标 时 ．会 马 上 发 出警 示 。 当 系统 出现 故 障 时 ， 障 指 示 灯 （ Ｌ 或 故 ＭＩ ） 发 动 机警 告 灯 亮 ． 同时 动 力 总 成 控 制 模 块 （ Ｃ Ｐ Ｍ）
轻型汽油车OBD系统模拟试验结果分析
Байду номын сангаас
［ ｓｒｃ］ Ａ ｃｒｉｇｔ Ｇ １３ ２３ ２０ ，ｔｅｅ ｉ ｉ ｅｔ ｏ ｉｕａｏｓｏ ｘｇｎｓｎｏ ｅ ｒ ｒ— Ａｂｔａｔ ｃｏｄｎ Ｂ ８ ５．＿ ０５ ｈ ｍｓ ｏ ｔ ｓ ｎｓ ｌｉｎ ｆ ｙｅ ｅｓｒ ｔ ｉ ａ ｏ ｓ ｎ ｓ ｍ ｔ ｏ ｄ ｅｏ
性 检查 。新 增项 均 需要 进 行 排放 试 验 （Ｉ型试 验 ） ，
刖 舀
并 分别 规定 了判 定 条 件 ， Ｉ 试 验 型 式 核 准 试 验 与 型
的 限值 有较 大 区别 。
为 有效 控制 汽车 排放 ， 国加 州 １８ 开始 实 美 ９ ８年
施 车载 诊断系 统 （ Ｂ ） 欧洲 在 ２ ０ ＯＤ ， ０ ０年开 始实 施 的
ｔ ｓ ｏ ｉｈ — ｕ ｙｇ ｓ ｌｎ ｅ ｉｌｓ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｔ ｅ ｒ ｓ ｌｓｏ ｍｉｓｏ ｅ ｔ ｎ ｆ ｕ ｔｓｍｕ ａｉ ｎ ｆＯＢＤ ｙ ｔｍ ｎ ｅ ｔｆ ｒｌ ｔｄ ｔ ａ ｏ ｉ ｅｖ ｈｃ ｅ ．Ｉ ｓｐ ｐ ｒ ｈ ｅ ｕ ｔ ｆｅ ｓ ｉｎ ｔ ｓｓｏ ａ ｌ ｉ ｌｔｏ ｓｏ ｇ ｈ ｓ ｓｅ ｉ
ｔ ｎ ｄｏ ｅｆｎ ｔ ｎｏ ａ ｌ ｉ ｃｎ ｅｔ ｎ ｉ ｒ Ｆ ｃｕ ｅ ｎｔｅｏ —ｏｒ ｉｇｏｉ Ｏ Ｄ）ｓｓ ｍ ｉ ， ｒｐｉ ｔ ｃｏ ｆ ｔ ｙ ｃ ｏ ｖｒ ｒａｄ ｍ ｓ ｅａｅｉ ｌｄ ｄｉ ｎｂ ａｄｄａｎ ｓ ｏ ｎｈ ｕ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｉ ｆ ｎ ｈ ｓ（ Ｂ ｙｔ ｅ
发动机失火原理及排查研究
138AUTO TIMEAUTO PARTS | 汽车零部件发动机失火原理及排查研究1 失火定义发动机失火，是指发动机一个或者多个气缸不做功或者做功不足，也就是我们经常说的发动机缺缸。
发动机失火后，ECU 根据其逻辑控制，发动机故障灯可能会亮起，伴随整车抖动，并出于保护三元催化器，极有可能进入动力不足、加速无力的跛行模式。
部分情况下，熄火拔掉重装蓄电池负极或者一定周期后，发动机自行恢复动力，但通过OBD 诊断仍可看到其历史故障。
2 失火检测原理失火检测是通过曲轴位置传感器精确感知来自曲轴飞轮信号盘的发动机转速波动，以便快速判断发动机是否出现失火。
当发动机发生失火时，发动机转速及扭矩均会突然下降，发动机曲轴上飞轮信号齿加速度发生变化。
因此可以用齿加速度的变化做为判断发动机失火依据。
精确检测失火是比较困难的，因为运转过程中发动机并不是一直稳定在某个转速，即使是稳态工作过程中，转速会在一定范围内波动，比如怠速时其范围可能是±30rpm，发动机本身并没有失火。
另外，失火仅使间隔延长0.2%左右，ECU 需要根据实际情况采取多种措施防止误判。
3 失火检测区域（1）在扭矩输出的工作范围内理论上都应检测；（2）在高转速低负荷区域可以关闭失火检测。
此区域根据指定方法确定失火：在进气压力与转速确定的坐标系上，过断油转速的点，对应歧管压力加上133mPa 处对应的点，与3000r/min 零扭矩的点做一直线，此线下方不检测。
（3）是否进行失火检测，在坏路、换挡、启动、倒拖滑行、急加速等转速变化大的工况时，如无法辨别失火与其它因素的影响，会中断失火检测系统。
坏路的识别主要依靠整车的轮速传感器。
车辆坏路且轮速传感器正常工作时，不会进行失火检测。
如轮速传感器失效，控制系统未能识别，有可能导致发动机失火故障的误报，进而导致车辆极有可能进入跛行模式。
4 失火率与故障灯关系出于对三元催化器保护及满足排放法规要求，不同失火率，发动机故障灯反应为闪烁或者常亮，见表1。
车载诊断系统(OBD)在汽车排放控制中的应用
１９ 年后 ， ９６ 欧美国家 （ 主要是美 国） 针对汽车排 放问题 ， 要求汽车 自诊断系统必须具有监测排放系 统性能和指示器件失灵 的功能。即汽车 即使 没有
器 、Ｇ Ｅ Ｒ系统、 燃油供给系统和发动机控制模块 ， 不 探测许多种会造成排放升高 的发动机管理问题 ， 如
三元 催 化 器 完 全 失 效 或 己被 去 除 、 火 系 统 失 火 点
第４ 期
２０ ０ ８拄
陕 西 交 通 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ｕｎｌ ｆ ｈａｘ Ｃ ｌｇ ｆ ｏ ｍ ｎ ａｏ ｏ ｒ ａ ｎｉ ｏｅ ｅ ｍ ｕ ｉ ｔｎ＆Ｔ ｃ ｎｌ ｙ ａｏ Ｓ ｌ ＯＣ ｃｉ ｅ ｈｏ ｇ ｏ
Ｎ０． ４ ２ ０ ０８
车 载诊 断 系统 （ Ｂ 在 汽 车 排 放 控 制 中 的应 用 Ｏ Ｄ）
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒｍａ ｎｙ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈｅｃ ｕｒｅ ｏ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｉ ｔａ ｔ ｉ ａ ｅ ｉ ｌ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｏ ｓ ｆｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｎ ＯＢＤ，ｗｏ ｋ ｎ ｒｃｐ ｅ ａ ｏｎ ｓｆｒａ— ｒ ｉ ｇ ｐ ｉｉ ｌ ｎｄ ｐ ｉｔ ｏ ｔ
作者简介 ： 蔺宏 良（９７ ， ， １７ 一）男 陕西交通 职业技术学 院汽车工程系讲师 。
ｌ ８
第４ 期
２０ ０ ８盔
ＮＯ． ４
陕 西 交 通 职 业 技 术 学 院 学 报
２０ ０８
发污染 量超过 排放 限值 时， 警灯 闪亮。也 就是 报 说， 对于排放异常的车辆即使没有其它任何故 障或 问题 ， 报警灯也会闪亮 。装备 Ｏ ＤⅡ车辆上 的报警 Ｂ 灯主要 目的是提醒驾驶者 ， 其车辆的废气排放量超 标时 ， 需要进行修理。
车辆故障诊断如何利用OBD系统检测车辆问题
车辆故障诊断如何利用OBD系统检测车辆问题随着汽车技术的不断进步，车辆故障诊断变得越来越重要。
在过去，维修人员通常需要花费大量时间和精力来分析车辆故障原因。
然而，自从引入了OBD（On-Board Diagnostic）系统，车辆故障诊断变得更加简单和高效。
本文将介绍如何利用OBD系统检测车辆问题，并提供一些相关的案例分析。
一、OBD系统简介在开始讨论如何利用OBD系统之前，先简单介绍一下OBD系统。
OBD系统是一种车辆诊断系统，通过连接车辆的电子控制单元（ECU）来监测和诊断车辆的工作状态。
OBD系统可以实时监测车辆各个组件的工作情况，并将相关数据记录下来。
这些数据可以通过OBD接口连接到计算机或诊断仪上进行分析。
二、OBD系统的工作原理OBD系统通过读取车辆的故障码来检测车辆的问题。
每个车辆的ECU都会存储一些故障码，这些故障码对应着不同的车辆问题。
OBD系统可以读取这些故障码，并通过一定的诊断算法来确定车辆的故障原因。
三、如何利用OBD系统检测车辆问题1. 连接OBD接口：首先，需要使用OBD接口将车辆与诊断仪或计算机连接起来。
OBD接口通常位于车辆驾驶室的驾驶员侧，通过诊断仪或计算机的OBD线缆与之连接。
2. 扫描故障码：连接完成后，诊断仪或计算机可以开始扫描车辆的故障码。
通过选择相应的菜单选项，系统将读取车辆的ECU并检索故障码信息。
3. 分析故障码：读取故障码后，需要对其进行分析。
诊断仪或计算机会提供相应的解释和建议，帮助诊断人员确定车辆故障原因。
例如，故障码P0301表示气缸1的点火故障。
根据这个故障码，诊断人员可以判断出可能的问题是点火线圈或点火塞问题。
4. 清除故障码：当问题得到解决后，可以选择清除故障码。
清除故障码后，诊断仪或计算机将重新扫描车辆，确保故障已经排除。
四、案例分析下面通过一个实际案例来说明如何利用OBD系统检测车辆问题。
假设一辆汽车在行驶中出现了发动机抖动的问题。
车载诊断系统(OBD)在汽车排放控制中的应用
在 Ｏ ＤＩ Ｂ Ｉ计划 实施 之后 ， 何 汽车维 修 技 师可 任 以使用 同一个 诊断仪 器诊 断任何 根据标 准生产 的汽
车 。 Ｂ Ｉ成熟的功能之一是当系统点亮故障灯时， Ｏ ＤＩ 记 录下全 部传感 器 和驱动器 的数据 ，可 以最大程 度 地 满足诊 断维修 的需要 。 外 ， Ｂ Ｉ还要求 配置 某 此 Ｏ ＤＩ 些 附加 的传感 器硬件 ， 例如 附加 的加 热氧 传感器 ， 装 在催化转换器排气的下游。采用更精密曲轴或凸轮 轴位 置传 感器 ， 以便更 精确地 检测是 否缺火 ， 全部 车 型 配置一 个新 的 １ ６针诊 断接 口。这 样一来 ， 计算机 的能 力大 大提高 ， 不仅能 够跟 踪部件 的损坏 ， 而且满 足 了汽车排 放 的严 格 限制 。
维普资讯
２０ ０ ７年第 １ 期 １ （ 总第 １６期） ９
‘
农 业装 备与 车辆工 程
Ｎｏ １ ２ 【 ．Ｊ Ｏ） ７
Ａ ＲＣ Ｌ Ｕ Ａ Ｑ ＩＭＥ Ｔ＆ Ｖ Ｈ Ｃ ＥＥ Ｇ Ｎ Ｅ ＩＧ Ｇ ＩＵ Ｔ Ｒ ＬＥ ＵＰ Ｎ Ｅ ＩＬ Ｎ Ｉ Ｅ ＲＮ
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｐ ｉ ｔ ｆ０ＢＤ ｎ ｒ ｌ ｆ ｃ ｏ ｉ Ｃｏ ｔ ｏ ｔ ｍ ｏ ｉ ｅ Ｅｍｉｓｏ ｓ ｎ ｏ Ａｕ ｏ ｔ ｖ ｓｉｎ
Ｕ Ｎ ｎ — ｉ ｎ Ｈｏ ｇ ｌａ ｇ
（ｈａ ｘ Ｖ ｃｔ ｎｌ ｎ ｅｈ ｉａＩｓｔｔ ｏＴａｓｏｔ ｉ ． ｉ ｎ７０ ２ ． ｈｎ ） Ｓ ａｎ ｉ ｏ ａｏ ａ ａｄ ｃ ｎ ｌ ｎｔｕｅ ｆ ｒｎｐｒ ｔ ｎ Ｘ １０ １ Ｃ ｉａ ｉ Ｔ ｃ ｉ ａｏ ａ
Ⅱ的特 点 及 其在 汽 车 排 放控 制 中 的作 用。 关键 词 ： 载诊 断 系统 ； 放 控 制 ； 车 排 中 图分 类 号 ： Ｐ ７ ＋ ； ６ ．３＋ Ｔ ２４． Ｕ４ ４１４． ５ ４ 文献 标 识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ：６３ ３４ （０ ７ ｌ－０ ７ ０ １７ — １２ ２０ ） １０ ４ — ４
面向OBDⅡ的汽油机失火检测技术
的 危 害 越 严 重 ， 而 且 这 种 危 害 与 发 动 机 的 工 况 有
其 管 理 系 统 中 与 排 放 相 关 的 各 部 分 工 作 状 况 进 行 监 测 ， 及 时 发 现 故 障 并 通 知 驾 驶 员 。 ＯＢ Ⅱ 系 统 要 求 Ｄ 检 测 任 何 一 个 与 排 放 有 关 的 部 件 或 系 统 ，重 点 是 检
Ｂ ａｄ Ｄｉｇ ｏ ｔ ｓ 即 ０Ｂ Ⅱ 系 统 ） 应 用 此 系 统 的 ｏ ｒ ａ ｎ ｓｉ ， ｃ Ｄ 。 原 因 在 于 新 车 在 使 用 一 段 时 间 后 会 由 于 控 制 元 件 的 损 坏 和催化 剂 的老 化造 成 汽车 排放 的提高 。美 国环
为 各 种 原 因 造 成 的 混 合 气 在 气 缸 内的 不 正常 燃 烧
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｇ ｓｌ ｅ ｎ ｉｅ ｓｒ ｃ： ｈ ａ０ｉ ｅ ｇｎ ｍｉ ｒ， ￥ ｈ ｒ ｕ ａ ｄ ｈ ｍｉｆ ｅ ｅ ｔ ｓ ｅｑ ｉｉ ｉ ｈ ＯＢＤ Ｉ ｓｓｅ ｒ ｅ ｎ ｓ ｅ ｉ ｆ ｉ ａｍｆｌ ｎ ｔｅ ｓｉ ｔｓ ｉ ｒ ｒ ｕｓｔ ｎ ｔ ｅ ｅ Ｉ ｙｔｍ． ｈ
各 种 方 法 ，最 后 分 析 了实 际 应 用 中失 火 检 测 的 发 展 方 向 。 关 键 词 ： ＯＢ Ｉ 汽 油 机 失 火 ； 检 测 方 法 Ｄ Ｉ； 中 圈 分 类 号 ： Ｕ ６ ，７１ ４ ４１ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０３ ８ ３ ２ ０ １ — ０ ６ ０ ０ － ６ ９（ ０ ６）２ ０ ５ — ４
基于OBD远程监测数据的高排放柴油车筛选方法研究
基于OBD远程监测数据的高排放柴油车筛选方法研究摘要：车载诊断(OBD)系统可通过实时监测系统及部件(如发动机、催化转化器、氧传感器等)实时监测车辆的运行状态。
基于此，本文详细分析了基于OBD 远程监测数据的高排放柴油车筛选方法。
关键词：车载诊断系统(OBD)；远程监测；柴油车从目前排放政策来看，机动车污染排放控制重点已从实验室台架试验转向实际运行监管，并正在逐步形成具有综合和多种测试技术的机动车排放实时监测网络，因而快速、准确、高效地获取和分析实际道路运行条件下机动车的排放水平是国内外研究的重点，也是制定科学有效的机动车污染控制措施的基础。
一、远程监测系统架构车载远程监控系统由车载数据采集终端、数据管理平台组成。
在现有OBD控制器局域网(CAN)接口上集成无线通信模块及全球定位系统(GPS)模块，读取车辆和发动机电子控制单元(ECU)数据，并集成NOx传感器、排气温度传感器、环境湿度传感器等外部传感器。
读取的数据包括车速、发动机转速、发动机负荷、发动机瞬时油耗、加速踏板开度、大气压力、进气温度、进气压力、发动机水温、排气系统温度、选择性催化还原转化器(SCR)上下游的NOx浓度等。
二、数据处理1、计算NOx排放和SCR去除效率。
通过采集到的发动机净输出扭矩、发动机转速、进气量、发动机燃料流量和SCR上(下)游NOx传感器输出值，使用MATLAB软件计算上(下)游NOx排放、发动机功率和SCR去除效率。
2、异常值处理。
删除数据中发动机转速、功率、速度、发动机燃料流量和SCR上(下)游NOx传感器输出值中无数据的异常值。
当满足以下任何异常条件时，删除异常值：①发动机转速小于或等于0。
②SCR上下游NOx传感器输出值大于或等于3000mg/m3。
③SCR上下游NOx传感器输出值小于0。
④发动机功率小于或等于0。
⑤速度小于0。
⑥发动机燃料流量小于0。
3、平滑NOx传感器输出的异常值。
对SCR下游NOx传感器输出值中的相邻数据作差得δi。
汽油机OBD系统控制原理及故障排除
汽油机OBD系统控制原理及故障排除作者：暂无来源：《汽车维修与保养》 2015年第2期◆文/北京尹大明OBD是英文On-Board Diagnostics的缩写，中文翻译为“车载自动诊断系统”。
这个系统将依据发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标，一旦超标，会马上发出警示(图1)。
当系统出现故障时，故障指示灯(MIL)或发动机警告灯亮，同时动力总成控制模块(PCM)将故障信息存入存储器，通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。
根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。
OBD-Ⅱ与以前所有车载自诊断系统的不同之处在于有严格的排放针对性，即能够监测汽车尾气排放。
当汽车排放的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)或燃油蒸发污染量超过设定的标准，故障指示灯就会点亮报警。
一、OBD系统概述1.OBD系统的组成OBD系统十分复杂，该系统在功能上由软件和硬件共同实现。
OBD的软件由故障诊断控制策略代码和标定组成，与发动机控制部分一起构成整个发动机控制系统的软件包。
OBD的硬件主要由各传感器、ECU、OBD连接器插口、故障指示灯、执行器及线路等与发动机废气控制相关的子系统组成。
图2所示为汽油发动机的OBD系统结构示意图。
2.OBD系统的原理汽车正常运行时，电子控制系统ECU所接收的输入和输出信号会在一定范围内有规律地变化。
当出现排放故障或汽车尾气超标时，电子控制系统的电路信号就会出现异常。
ECU则判断出现故障并记录故障信息和相关代码，通过故障指示灯发出警告。
ECU通过标准数据接口，保证对故障信息的访问和处理。
3.OBD系统主要的诊断测试(1)零部件测试：任何与排放相关的部件，包括所有能实现探测功能传感器电路的通断状态测试。
(2)系统测试：氧传感器检测、催化转化器检测、失火检测、废气再循环压力检测、二次空气流量检测等。
(3)ECM/PCM测试：内部硬件测试、通信测试、确认和校对。
应对史上最严的国六解决方案——OBD诊断（二）失火诊断
应对史上最严的国六解决方案——OBD诊断（二）失火诊断01背景失火诊断是车载诊断OBD系统中的一项重要内容，在新近出台的轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）征求意见稿中（下称“国六”），车载诊断OBD部分的监测要求从国五之前参照EOBD的要求转向参照更加严格的美国加州OBDII的要求，其中失火诊断部分相对国五的情况，要求更加严格和具体，这就要求OBD系统能够更加及时有效地检测出失火故障，从而避免失火故障带来的超常排放对环境的不利影响。
失火诊断通俗的讲就是判断发动机各缸有没有点火成功和输出扭矩。
一般失火的发生原因包括点火问题、没有喷油或喷油偏差、进气系统或汽缸气密性问题或其他的一些原因导致缸内没有形成燃烧。
因此失火诊断只是判断这匹“马儿有没有跑”，并不是看“马儿为什么不跑”。
当然也只有知道了这匹“马儿”有问题，才能提醒车辆用户进去排查失火问题原因，使得失火故障得到维修，避免失火故障带来的不利影响，这就是我们失火诊断的意义。
02法规要求对比在法规里，要求诊断两种失火故障，一是导致排放超标，即当发动机出现失火，在该失火率下排放循环的排放结果超过了OBD阀值，这时候就需要报出导致排放超阀值的失火故障；二是导致催化器损害，是说失火率高到一定程度，因为燃油在催化器内反应导致催化器温度过高从而造成催化器永久损坏，这种情况下要报出导致催化器损坏的失火故障，系统可以采用保护措施如切断失火气缸的喷油等，来避免催化器的损坏。
CN6草案与CN5失火诊断方面，总体内容一致，都包括了排放相关和催化器损坏相关两种故障。
但CN6的诊断内容进一步加严，包括扩大诊断范围，增加相似工况等，具体对比如下表所示：国五国六监测要求可不必识别具体失火缸明确判缸故障准则催化器损坏无详细规定1.明确最小失火率5%2.明确可延长统计周期的条件3.总失火率大于或等于50%,只要求OBD系统诊断出由单个部件失效导致的失火故障4.规定催化器损坏的温度定义排放超限无详细规定1.最小失火率1%2.PHEV固定为2%，在制造厂证明不会超OBD阀值的情况下，可以采用更高的失火率阀值3. 失火率大于等于50%，只要求检测单个部件失效导致的失火故障4.PHEV可以采用常规车的排放准则监测条件1.最高转速可以为4500 转2.油箱液位20%以下可抑制3.-7度以下可以抑制4.坏路等抑制但其他没有明确要求1.启动后第二转开始检测,不晚于第1000转开始故障判断2.检测范围,转速到发动机红线3.明确检测受限的范围,需详细描述4.催化器加热激活等工况的检测率放松5.明确可以抑制和不能抑制(空调开关,怠速过渡到非怠速)的条件6.油箱液位15%以下抑制7.启动水温在-7度以下可以抑制检测,在水温上升到21度后开始检测故障码/MILOn 1.三个故障循环亮灯 2.无相似工况要求1.相似工况规定2.两个驾驶循环点亮MIL 灯3.PHEV 特殊规定 MIL off3个连续的无故障循环,熄灭MIL 灯 顺序经历三个包括相似工况在内无故障的驾驶循环,则熄灭MIL 灯 驾驶循环 NEDC WLTC03失火监测原理发动机管理系统中采用了基于转速传感器信号的失火监测方法，其基本原理是通过失火发生时，由发动机驱动扭矩的变化，带来发动机运转角加速度的变化来对发动机每一次气缸做功进行评估，从而检测每一次的失火事件。
毕业设计-汽车发动机失火故障诊断系统的设计与仿真
本科生毕业设计（申请学士学位）论文题目汽车发动机失火故障诊断系统的设计与仿真作者姓名褚小朋所学专业名称自动化指导教师鲁业频2015年5月学生：（签字）学号：答辩日期：2015年5月16日指导教师：（签字）目录摘要 (1)Abstract (1)1 绪论 (2)1.1 发动机失火故障诊断研究的意义 (2)1.2 国内外汽车故障诊断技术的发展情况 (2)1.2.1 国内汽车诊断技术的发展 (2)1.2.2 国外汽车诊断技术的发展 (3)1.3 本文主要研究的内容 (4)2 发动机失火故障的主要原因及故障诊断方法介绍 (4)2.1 发动机失火故障的主要原因 (4)2.2 故障诊断方法介绍 (4)2.2.1 基于信号分析处理的故障诊断方法 (4)2.2.2 基于解析模型的故障诊断方法 (5)2.2.3 基于人工智能的故障诊断方法 (6)3 神经网络 (6)3.1 神经网络的理论基础 (6)3.2 神经网络的优越性 (6)3.3 神经网络的应用领域 (7)3.4 神经网络的学习 (7)3.5 常见的神经网络模型 (7)3.6 人工神经网络与生物神经网络的比较 (8)3.7 BP神经网络算法原理 (8)3.8 Matlab及其神经网络工具箱简介 (9)3.8.1 Matlab神经网络工具箱简介 (9)3.8.2 Mat1ab实现BP算法的一般步骤 (10)4 基于BP神经网络的发动机失火故障诊断 (10)4.1 故障的种类 (10)4.2 样本的建立 (10)4.3 BP网络的建立 (11)4.3.1 神经网络的输入模式的确定 (11)4.3.2 神经网络的输出模式的确定 (11)4.4 程序介绍 (11)4.4.1 建立网络的程序 (11)4.4.2 训练网络的程序 (11)4.4.3 故障诊断的仿真 (11)4.4.4 仿真结果 (12)结论 (14)参考文献 (14)附录 (16)致谢 (17)汽车发动机失火故障诊断系统的设计与仿真摘要：本文研究了国内外汽车发动机失火故障诊断技术的发展水平及发展方向，介绍了故障诊断的理论方法，神经网络的发展史及特性，神经网络与汽车故障诊断的关联。
汽车OBD运用(失火监测控制)
由于阀门正时偏差，造成多个气缸连续／不连续
开启故障
由于蒸汽过多，造成多个气缸连续／不连续
EGR量增大
由于不燃气体增加导致燃料过多， 造成多个气缸连续／不连续
燃料
混入汽油以外的燃料
由于汽油以外的燃料，未参与燃烧， 造成多个气缸连续／不连续
VTEC 排气系统
Hi/Low切换不良 破损
由于内部EGR增加，造成空气量不足，而使 多个气缸连续／不连续
发动机转动时间
On Board Diagnosis
时间
１气缸连续失火 １气缸单发失火 无失火
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汽车技术培训
失火
3. PCM对失火的监测手法 3-1. 曲轴学习 Misfire Monitor是一种从发动机转动变化来检测发动机转动时间的 手法，为了检测出精确的转动时间,要灵活运用各种各样的手法(修 正,学习,判定)。 对检测出来的发动机转动变化噪音成分进行补偿的手法。 →实际上检测出来的发动机转动变动中含有 （1）由发动机燃烧等引起的转动变化 （2）由行走部分引起的转动变化 （3）由CRANK PALSUR本身的偏差引起的转动变化。 为了精确的检测出发动机转动时间，由于(1)(2)是不可能直接分离 的,因此要用(1)(2)影响较小的车况,来实施(3)的修正学习。 正确地检测平稳的Fuel Cut中的发动机转动时间，再检测脉冲时间 误差后，进行失火检测的补偿。
由于2次电压暂时没有产生 局部断线（暂时） ，而使多个气缸连续/不连 （断线时发动机停转）续
继线/短路
1气缸连续/不连续
由于12V电压暂时不通电， 局部断线（暂时） 而使多个气缸连续/不连续 （断线时发动机停转）
失火检测
失火检测方法及OBDII中应用方法理论1失火检测方法1994年加州制定的OBD-II法规将在加州并同时在美国其它州引入。
根据立法，轿车上所有导致–如果工作不正确，尾气排放升高的零部件，都必须通过ECU在线监测。
此外，对发动机失火，不仅排放水平升高而且导致转换器损坏的失火要求探测到，对1994年型起的车辆，失火应该在一个限制的扭矩和转速范围内探测，从1997年型车开始，在所有发动机转速和正发动机扭矩条件下有效，并且失火的汽缸应被识别。
综合国内外情况, 失火的检测方法主要有如下6 种: 缸内压力法、曲轴转速波动法、单缸断火法、点火电压波形法、EGO 传感器法和离子检测法。
1.1 缸内压力法由于发动机气缸内压力随着燃烧速率的不同而变化, 在高速、大负荷条件下, 失火时的气缸压力与正常燃烧时的气缸压力有很大的差异;而在低速、小负荷时,这种差异可能就不明显。
因而,不能直接应用气缸压力差异判断失火。
这就需要通过对气缸压力数据的测量分析, 找出真正能反映可燃混合气在气缸内的燃烧质量、判断气缸有无失火的途径。
应用IMEP 就可以达到这个目的。
通过测量气缸内的气体压力计算出IMEP , 并与正常燃烧时的IMEP 或直接与其他气缸的IMEP 比较, 判断该气缸是否正常燃烧,有无失火。
尽管这种方法是最准确的失火检测方法, 但因压力传感器等检测仪器价格较高、安装不方便,而且发动机各种工况下正常工作时的IMEP 数据不容易得到,该方法在实际就车诊断中受到限制。
1.2 点火电压波形法随着燃烧条件(混合气成分、压力、温度等) 不同, 火花塞放电电压的波形有很大差异。
通过对不同燃烧条件下火花塞电压波形的对比分析发现, 完全不能燃烧时,火花塞击穿电压比正常值高20 %～50 % , 火花持续时间却短20 %～30 % , 火花后期电压比正常燃烧时高2 倍～5 倍。
这种方法的特点是仪器安装简便, 适应性强。
但由于火花塞电压波形除与燃烧条件有关外，还受火花塞间隙大小、火花塞绝缘性能等影响,因此检测的准确性不高。
obd指标
obd指标
OBD（On-Board Diagnostics）指标是车辆上的诊断系统用于监测和报告车辆的故障状态、性能和排放情况的指标。
常见的OBD指标包括：
1. 故障码（Diagnostic Trouble Codes，DTCs）：OBD系统会记录和报告车辆的故障码，用于指示车辆存在的故障或问题。
2. 驱动循环监测（Drive Cycle Monitors）：OBD系统会监测和报告车辆的驱动循环情况，用于确定是否已完成足够多的驱动循环以进行排放检测。
3. 排放指标（Emission Monitors）：OBD系统会监测和报告车辆的排放情况，包括排放氧传感器数据、催化剂监测、蒸汽泄露监测等。
4. 车速（Vehicle Speed）：OBD系统会记录和报告车辆的实时车速，用于诊断驾驶行为。
5. 困扰驱动（Misfire Detection）：OBD系统会监测和报告车辆的失火情况，用于指示发动机是否正常运行。
6. 燃油系统监控（Fuel System Monitor）：OBD系统会监测和报告车辆的燃油系统状态，包括燃油压力、油箱压力等。
这些OBD指标可以通过连接车辆的OBD接口，使用OBD扫
描工具来获取和分析。
它们对于维护车辆性能、提高燃油经济性、减少排放等方面具有重要意义。
汽车发动机失火故障诊断方法研究综述
汽车发动机失火故障诊断方法研究综述摘要：失火故障诊断是汽车车载诊断系统（On-boarddiagnostic，OBD）的重要组成部分，其直接关系到车辆行驶过程中的排放、燃油消耗和发动机损伤。
关键词：汽车发动机失火故障诊断方法一、失火故障判别依据1、气缸外部因素1.1曲轴由瞬时角速度气缸每一次点火成功，发动机即会获得动力输入，进而引起发动机速度波动如果忽略惯性扭矩、负载扭矩、摩擦扭矩和泵吸扭矩等因素，则发动机曲轴角速度的波动与燃烧动力产生的波形将是直接相关的因此研究曲轴角速度的变化规律，即可提供一种失火检测的方法。
由于曲轴角速度容易测量，所以曲轴瞬时角速度是目前应用最广泛的一种失火判别依据然而，需要注意的是，曲轴瞬时角速度在发动机高速和轻载运行时，测量误差较大，导致失火诊断精度不高，并且容易受外界干扰和摩擦的影响，如曲轴速度传感器误差、曲轴旋转振荡、速度变化和负荷变化以及路况等影响，因此对角速度进行预处理十分重要针对曲轴角速度中包含大量噪声的问题，对曲轴角速度进行信号调制和阶次分析，提高了失火诊断精度针对曲轴角速度的不稳定问题，对其进行归一化处理，提高了发动机失火检测性能为了提高曲轴角速度检测方法的精度，一方茵，从信号变换的角度，例如利用傅里叶变换、小波分析、时频分析以及主成分分析等方法可对曲轴速度进行处理，提取失火诊断的有用成分，减少运算量，提高诊断精度；另一方茵，从残差生成的角度，利用卡尔曼滤波器等可对含噪声的曲轴角速度进行重构，实现状态观测器设计，完成对目标参数的估计此外，滑模跟踪控制器和神经网络可实现失火检测、定位与严重性判断等。
1.2曲车由瞬时角加速度研究发现，相比于曲轴瞬时角速度，曲轴瞬时角加速度用于发动机失火故障诊断效果更好。
根据牛顿第二定律，旋转体的角加速度与恰好起作用的力偶成正比，每缸在一定的点火顺序下进行点火，曲轴间断性地获得能量和角加速度，且失火时曲轴角加速度将出现更大的峰值以便识别，因此曲轴瞬时角加速度比曲轴角速度更能直接反映发动机的实际工作运行状态。
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收稿日期:2006 08 08;修回日期:2007 01 09基金项目:国家环保局与日产合作资助项目 OBD 技术与在用车排放管理研究作者简介:王 震(1983!),男,江苏盱眙人,在读硕士,研究方向为OBD 系统的开发与应用;E mail:w angz hen2067@ 。
∀故障诊断∀基于OBD 系统的失火诊断与排放分析王 震1,方茂东2,颜伏伍1,邹 斌1,王建海2,杜建波1(1.武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉 430070; 2.中国汽车技术研究中心,天津 300162)摘要:车载诊断(OBD)系统是实施国#和国∃排放标准的核心内容,发动机失火诊断是OBD 系统重要功能之一。
指出了发动机失火的原因和危害;分析了OBD 失火诊断监测方法、诊断原理和故障处理方法;根据OBD 对发动机失火监控原理,说明了基于曲轴转速波动的失火诊断策略,并通过发动机失火发生装置模拟发动机失火,分析了失火时的曲轴转速波动和排放情况。
试验研究结果表明,发动机发生失火时,曲轴转速有较大下降,HC 和CO 排放随着失火率的增加迅速升高。
关键词:车载诊断;汽车发动机;失火;监控策略;排放控制中图分类号:T K421.5 文献标志码:B 文章编号:1001 2222(2007)02 0058 04车载诊断(OBD)系统测试是实施国#和国∃排放标准的核心内容,也是难点之一。
OBD 系统根据发动机的运行状况随时监控与汽车排放相关的部件,一旦某些部件发生故障导致排放超标,系统马上发出警示。
当发动机出现故障时,故障指示器(M I)或检查发动机警告灯亮,同时动力总成控制模块(PCM )将故障信息存入存储器,通过一定的程序可以将故障码从PCM 中读出。
根据故障码的提示,维修人员能够迅速、准确地确定故障的性质和部位,从而有效控制在用车因排放净化装置故障或其他原因造成的排放超标[1]。
多缸汽油机失火故障多发且不易觉察,对环境和车辆特别是采用催化转化器的车辆造成了巨大危害。
因此,研究OBD 系统的发动机失火诊断策略并分析失火排放状况具有实用价值。
1 失火的原因及危害失火原因主要包括:点火系统的导线、线圈和火花塞故障;进气系统(包括曲轴箱强制通风系统和EGR 阀等)密封性不好及空气流量传感器提供虚假的小流量信息造成混合气过稀;燃油泵和燃油滤清器堵塞、压力调节器和喷油器等故障引起喷油压力过低等造成混合气过稀;氧传感器因长时间怠速或短距离运行引起表面硅污染,提供虚假的浓混合气信息;燃油含有水、酒精或其他污染物,这些污染物稀释了混合气[2]。
OBD 法规中规定对两种失火危害进行监测,分别是失火造成的催化剂损害和排放超标。
发动机持续失火会导致催化剂温度大幅度升高,从而引起严重的热老化,对催化剂造成损害。
M artin Klenk 等人研究了失火对催化剂温度及H C,CO 和NO x 排放的影响[3]。
发动机转速和负荷不同,失火率对催化剂损害程度也不同。
当发动机处于高速大负荷无失火状态时,催化剂温度可升到950%,故可以确定1000%为催化剂温度极限。
图1示出,试验用6缸2.5L 发动机在高速大负荷时,5%的失火率就会使催化剂温度超过限值。
低速小负荷时,25%以上的失火率才会使催化剂温度超过限值。
发动机失火使H C 排放大幅度上升,2%的失火率就会使发动机H C 排放超过限值(美国1994年标准)的1.5倍(见图2)。
另外CO 和NO x 排放量主要受氧传感器影响,废气中大量的O 2会使氧传感器持续输出低电压,从而使混合气持续加浓。
氧传感器表面催化活性不同所引起的混合气加浓量也不同,因而CO 的增加量及NO x 的减少量也不同。
图1 造成催化剂损害的失火率范围第2期(总第168期)2007年4月车 用 发 动 机V EH ICL E EN GIN E N o.2(Serial N o.168)Apr.2007图2失火率对排放的影响2 OBD 失火诊断原理分析2.1 监测方法发动机失火监测方法有曲轴角速度波动法、离子电流法和宽域氧传感器法等。
目前比较常用的是曲轴角速度波动法,该方法是利用曲轴飞轮信号来评估发动机转速波动检测失火。
感应式传感器扫描60!2齿的飞轮,信号经过PCM 处理,可以确定发动机转速。
把一次气缸做功的时间计为一段,通过曲轴转角信号计算出分段时间(t s ),PCM 利用式(1)可以计算出发动机平稳度(S ),即 S(n)=t s (n +1)-t s (n)-t d (n)t s (n)3,(1)式中,t d 表示动态补偿时间,用来修正t s ,S (n)表示第n 缸的S 。
2.2 诊断原理根据平均转速和发动机负荷(油门位置)以及冷却水温度修正值判断出发生失火的S 参考阀值,然后与对应的各发火气缸的S 计算值进行比较,大于参考阀值就说明发生了失火,最后通过一个故障计数器计数,当失火达到一定程度时,点亮MI (见图3)。
故障计数器可防止发动机偶发的不正常工作影响诊断结果,如果没有计数器,诊断系统会频繁报警。
由于转速波动的影响因素众多,在进行失火检测的时候要尽量避免其他因素的干扰。
所以,图3 失火诊断流程图设置了诊断无效条件来过滤其他影响因素,只有满足这些条件,才能进行失火检测,保证了诊断结果的准确性。
失火诊断无效条件包括发动机转速、冷却水温和蓄电池电压等。
整个诊断流程最关键的是失火参考阀值的确定。
诊断通过对比各个气缸间的转动平稳度差异来进行,这种差异与瞬时扭矩和瞬时转速有关。
扭矩越大,发火气缸的曲轴角加速度就越大,发火气缸与失火气缸之间的角加速度差异越大;转速越高,那么曲轴具有的惯性就越大,发火气缸与失火气缸间的差异就越小,故失火参考阀值是由转速和负荷决定的一个三维M AP 图[4]。
失火参考阀值大致随着负荷的增大而增大,随转速的升高而减小,反之亦然。
具体参考值需要根据具体的机型进行试验标定。
2.3 故障处理方法针对不同的失火危害(排放增加和催化剂损坏),有两种独立的故障处理程序,可分别对排放超过OBD 排放标准1.2倍的失火累加计数[1]和对可能会造成催化剂损坏的失火累加计数。
2.3.1 针对排放增加的故障处理一旦发生失火,每个气缸的故障计数器就会累加。
除了在失火诊断无效条件情况下,所有发动机循环都计算在内,当循环累加达到1000个曲轴循环时,计数器就会重置[3]。
当故障计数超过一定的限值时,储存故障代码,表示排放相关的失火频率(见图4a)。
针对排放增加的故障处理采用两步逻辑检测。
当失火故障第1次被检测到时,暂时储存在PCM 的存储器中,M I 不亮。
如果在相同的情况下再次检测到同一故障,则 CH ECK EN GINE 指示灯将发亮,并设置一个故障码。
在两步检测之间必须断开点火开关。
图4 失火故障计数器工作原理∀59∀2007年4月王 震,等:基于O BD 系统的失火诊断与排放分析2.3.2 针对催化剂损害的故障处理另一个故障计数器监视失火率对催化剂的损害。
失火时,发动机转速和负载值加到相应气缸的计数器上。
当循环累加到200个曲轴循环时,每缸的故障计数器就会重置[3]。
如果故障计数超过一定的限值,表示已达到催化剂损害的失火频率,M I 立刻闪烁,PCM 存储故障代码(见图4b)。
3 试验与结果根据国#排放法规OBD 系统功能性项目试验条款,把失火发生装置连接在PCM 和初级点火线圈之间,屏蔽部分PCM 发出的点火信号,以造成发动机失火,并使OBD 系统监测到失火,保证在两个市区循环和郊区循环(ECE+EUDC)内点亮MI,但汽车排放量不能超过OBD 排放限值的1.2倍以上[1]。
3.1 试验设备与方案试验采用491QE 多点电喷汽油机,其排量为2.237L,最大功率75kW/4600r ∀min -1,怠速转速(830&20)r/m in,点火线圈类型为双缸共点火线圈;采用FST 2发动机数控试验台,CW150电涡流测功机,FGA4100排气分析仪。
失火发生装置与PCM 线束连接线路见图5。
通过引出点火控制信号计算出发动机点火次数,并根据曲轴和凸轮轴位置信号判断点火缸号,以此为依据发出信号屏蔽掉设定缸的点火控制信号,造成气缸失火(见图6)。
设定不同的失火率,检测尾气中的H C 和CO排放。
图5失火发生装置连接示意图图6 失火发生原理3.2 失火时曲轴转速波动及排放试验结果使用以上设备进行了OBD 法规要求的设置断火及测量发动机转速波动的试验。
发动机正常工作时,转速比较稳定,保持在820r /min ~840r/min (见图7)。
发生失火时,发动机一缸或多缸没有做功,转速会明显下降,单缸失火时发动机转速波动比较大,下降约40r /min(见图8)。
图7 发动机正常工作转速波动图图8 单缸失火发动机转速波动图发动机失火对排放影响很大,使用排气分析仪对失火时排放进行测量。
图9示出,发动机失火时H C 排放随着失火率的上升而增加。
发生失火时,有大量混合气没有燃烧,H C 排放迅速增加;排气中有大量的O 2,反映到氧传感器信号上可判断为混合气太稀,PCM 会加大喷油量,也会使H C 排放增加。
当失火率比较低时,未失火时与失火时刻H C 排放差异很大,如失火率为1%即100次点火中有一次失火时,失火时刻H C 排放体积分数达到310∋10-6,未失火时H C 排放体积分数降到100∋10-6左右。
随着失火率的增加,失火时与未失火时图9 不同失火率HC 排放∀60∀ 车 用 发 动 机 2007年第2期H C 排放的差异逐渐减小。
失火时喷油量的增加会使混合气变浓,未失火缸的CO 排放会增加。
随着失火率的增加,CO 排放变化率上升很快,当失火率为1%时的CO 排放比正常排放增加了0.09%,而6%失火率的CO 排放比5%失火率排放增加了0.25%。
失火时刻的CO 排放与未失火时刻相比波动较小,这里只用一条曲线即可表示,见图10。
图10 不同失火率CO 排放4 结束语国内OBD 技术的研究起步比较晚,但发展很快。
随着国#排放标准在全国范围内逐步实施,OBD技术的研究已经全面展开,包括低排放车辆OBD 监测原理,欧洲法规对OBD 系统的技术要求,OBD 功能性演示试验失效零部件或模拟器的研制,OBD 试验认证程序制订和OBD 与在用车排放管理、排放缺陷召回等制度方面的相关研究。
北京在2005年12月30日提前实施国#标准,而未加装OBD 系统的车辆2006年年底将不能在北京销售。
OBD 失火诊断策略及失火对排放影响的研究是一个比较新的课题,还需要不断深入研究。
参考文献:[1] 国家环境保护总局.GB 18352.3!2005 (轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国#、∃阶段))[S ].2005.[2] 钱人一.汽车发动机的车载故障诊断[J].汽车技术,1999(10):29 32.[3] M artin K lenk,W infried M oser,W erner M ueller ,et al.M isfir e Detection by Evaluating Crankshaft Speed A M eans to Comply w ith O BD II [C ].SA E P aper 930399,1993.[4] 梁 锋,杨 林,赫 强,等.电控柴油机的在线失火诊断策略研究[J].内燃机学报,2004(4):332 336.Research on O BD Diagnostic Strategy and Emissions of Engine MisfireWANG Zhen 1,FANG M ao dong 2,YAN Fu w u 1,ZOU Bin 1,WANG Jian hai 2,DU Jian bo 1(1.Wuhan U niv ersity of T echno lo gy ,W uhan 430070,China;2.China A utomo tive T echnolog y &R esear ch Cent er,T ianjin 300162,China)Abstract:O n boar d D iagnosis (OBD)system is the key part of the implement of Stage #and ∃emission standards,andmisfir e diag no sis is one of the most impo rtant OBD functio ns.T his paper indicates the causes and damages o f engine misf ire,analyses misfir e mo nitor ing method 、diag nostic pr inciples and malfunctio n dealing methods.Accor ding to the O BD monito ring pr inciples,the diag no stic method based o n the crankshaft speed f luct uation is illuminated.T he misfire generato r is used to sim ulat e misfir e phenomena.Some details o f crankshaft speed fluctuatio n and emissions ar e analy zed w hile misfir e.T he test results show that cr ankshaft speed declines obv iously while misfire and HC and CO emissions raise rapidly as the increase of misfire rate.Key words:O BD;auto motiv e eng ine;misfire;mo nitor ing pr inciples;emission contro l[编辑:潘丽丽](上接第57页)Study and Simulation of Working Condition Judgement and ConversionStrategies of Electronic Diesel EngineZH ANG Peng 1,KONG Feng 2,WAN G Zhong 1,ZH ANG Yu hua 2(1.School of A utomobile and T r affic Eng ineering ,Jiang su U niver sity,Zhenjiang 212013,China;2.H ents T echno lo gies Inc.L imited Company,Zhenjiang 212013,China)Abstract:A cco rding t o Finite State M achine theor y and Euro _#emissio n standar ds,classificatio n basis of wo rking co nditionof electr ic unit pump diesel eng ine w ere discussed.W orking cconditio n conver sion str ategies w ere st udied and analy sed .T he model of w or king condit ion co nv ersio n strateg ies w as fo und based on M at lab /Simulink and Stateflow t oolbo x and simulated ac co rding to different wo rking conditio n.T he r esult o f simulation was consistant w ith the strat eg y engineer's ideas,w hich indica ted the co nt rol strateg ies was cor rect and feasible.Key words:diesel eng ine;finite state machine;w orking condit ion;co ntr ol st rateg y;simulatio n[编辑:张玉花]∀61∀2007年4月王 震,等:基于O BD 系统的失火诊断与排放分析。