高压共轨柴油机ECU故障诊断系统控制策略研究

发布时间：2017-10-17 19:14

  本文关键词：高压共轨柴油机ECU故障诊断系统控制策略研究

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【摘要】：高压共轨柴油机电控系统结构精密、组件繁多,出现故障的几率也相应增加。这些故障不但导致电控系统出现问题影响正常运行,而且还会导致排放增加。高压共轨柴油机ECU必须具备故障诊断系统,能实时、准确的监控各类故障,对故障信息及时储存和响应,并采取相应的故障处理方式,以保证发动机在故障存在的情况下能安全运行。由于故障诊断系统控制复杂,因此必须对高压共轨柴油机ECU故障诊断系统控制策略进行深入研究。通过深入研究故障诊断系统标准及诊断方法,结合实验室自主开发的高压共轨柴油机ECU,提出高压共轨柴油机ECU故障诊断系统的控制方案。将控制方案划分为监控模块和故障管理模块,故障管理模块又划分为故障路径管理模块与诊断协调模块。监控模块采用相应的故障检测方法和时间预消抖方式分别确立了故障类型与故障属性。故障路径管理模块采用故障路径处理方式和和故障状态控制器分别解决了故障等级分类,MIL灯工作方式以及储存冻结帧、故障代码等问题。诊断协调模块通过抑制程序,优先级计算,互斥数列算法确立了各类故障的处理优先级以及相应故障处理方式。深入研究了加速踏板、冷却水温、轨压、喷油器、SCR等典型传感器、执行器的原理与特性以及ECU自身部件的故障特性,针对其易出现故障的部位设计了相应的诊断策略。监控模块采用故障范围和合理性等检测方法判断故障的类型,通过时间状态机方式确定故障属性；故障管理模块采用降低扭矩(喷油量限制),其它传感器代替,标定缺省值代替等方式处理各类故障,并在故障恢复过程中采取斜坡函数的方式使故障缺省值以一定斜率达到当前信号值。基于MATLAB/Simulink和StateFlow软件平台建立了典型部件的诊断策略模型并对其进行了仿真测试。结果表明：当加速踏板、轨压等传感器故障经时间状态机鉴定为最终故障时,故障管理模块选取相应的处理方式以及缺省值代替,保证发动机在故障存在的情况下安全运行；当ECU自身部件、喷油器、SCR系统冷却水温出现最终故障时,故障管理模块采取其它传感器代替,标定缺省值以及喷油量限制等处理方式以提醒驾驶员尽快维修,防止发动机因故障导致排放超标对环境造成污染：故障经鉴定消失时,故障管理模块采用斜坡函数的方式使故障缺省值以一定斜率恢复到当前值,防止发动机因转速突变而影响行驶安全。
【关键词】：高压共轨 故障诊断 故障监控 故障管理 诊断策略
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK428
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究意义11-13
• 1.2 故障诊断系统的发展现状和趋势13-18
• 1.2.1 国外故障诊断系统的发展现状13-17
• 1.2.2 国内故障诊断系统的发展现状17
• 1.2.3 故障诊断系统未来发展趋势17-18
• 1.3 研究内容18-19
• 第二章 诊断系统标准与诊断方法19-29
• 2.1 OBD检测项目19-20
• 2.1.1 排放限值19-20
• 2.1.2 OBD阶段要求20
• 2.2 故障诊断系统标准20-26
• 2.2.1 通讯协议21-22
• 2.2.2 DLC标准化接口22-23
• 2.2.3 诊断模式23-24
• 2.2.4 故障指示灯(MIL)24-25
• 2.2.5 故障代码(DTC)25-26
• 2.3 故障诊断方法分类26-28
• 2.3.1 知识专家库方法26-27
• 2.3.2 神经网络方法27
• 2.3.3 信号特征法27-28
• 2.4 小结28-29
• 第三章 故障诊断系统控制方案设计29-45
• 3.1 监控模块策略29-34
• 3.1.1 监控模块组成30-31
• 3.1.2 监控条件31
• 3.1.3 监控类型31-32
• 3.1.4 监控部位与检测原理32-33
• 3.1.5 故障状态定义33-34
• 3.2 故障管理模块(DSM)策略34-42
• 3.2.1 故障路径管理模块(FPM)策略34-39
• 3.2.2 故障管理模块工作流程39-40
• 3.2.3 故障协调模块(DCOR)策略40-42
• 3.2.4 诊断协调模块工作流程42
• 3.3 故障诊断系统整体工作流程42-43
• 3.4 小结43-45
• 第四章 典型部件诊断控制策略设计与仿真45-79
• 4.1 V模式开发45
• 4.2 加速踏板故障诊断45-54
• 4.2.1 信号诊断过程46-47
• 4.2.2 信号范围检测47-48
• 4.2.3 关联性检测48-49
• 4.2.4 故障鉴定49
• 4.2.5 故障管理和处理49-51
• 4.2.6 模型仿真51-54
• 4.3 发动机冷却水温传感器故障诊断54-64
• 4.3.1 信号诊断过程55
• 4.3.2 信号范围检测55-56
• 4.3.3 关联性检测56-57
• 4.3.4 故障鉴定57
• 4.3.5 故障管理与处理57-58
• 4.3.6 模型仿真58-64
• 4.4 喷油器驱动故障诊断64-66
• 4.4.1 喷油器电路故障64
• 4.4.2 诊断方案64-65
• 4.4.3 诊断策略65-66
• 4.4.4 故障处理66
• 4.5 ECU自身诊断66-68
• 4.5.1 ROM诊断67
• 4.5.2 RAM诊断67
• 4.5.3 ADC诊断67
• 4.5.4 ECU自身诊断策略67-68
• 4.6 共轨油压传感器故障诊断68-70
• 4.6.1 轨压诊断过程68-69
• 4.6.2 故障诊断策略69
• 4.6.3 故障管理与信号处理69-70
• 4.7 SCR催化转化系统故障诊断70-77
• 4.7.1 SCR化学反应原理71-72
• 4.7.2 SCR诊断任务确定72
• 4.7.3 SCR故障处理规定72
• 4.7.4 传感器诊断72-74
• 4.7.5 故障确定74
• 4.7.6 故障管理与处理74-75
• 4.7.7 SCR诊断流程75
• 4.7.8 模型仿真75-77
• 4.8 小结77-79
• 第五章 总结与展望79-81
• 5.1 总结79-80
• 5.2 展望80-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-87
• 附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文87

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本文编号：1050557