高壓共軌式電控柴油機(jī)故障自診斷系統(tǒng)研究.pdf

1、為了滿足日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)和進(jìn)一步提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性的要求,電子技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)今汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜,當(dāng)發(fā)生故障時(shí),判斷故障發(fā)生因?yàn)橐约鞍l(fā)現(xiàn)故障的部位也相應(yīng)的變得越來(lái)越困難。電控發(fā)動(dòng)機(jī)的故障自診斷系統(tǒng)就是在這種背景下孕育而生的,故障自診斷系統(tǒng)的主要作用是通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),在發(fā)生故障的時(shí)候,不僅能以閃亮故障燈的形式來(lái)告知駕駛員,存儲(chǔ)相應(yīng)的故障碼和其他故障信息以方

2、便維修人員進(jìn)行維修,而且還會(huì)自動(dòng)進(jìn)入預(yù)先設(shè)置好的故障運(yùn)行模式,正因?yàn)槿绱斯收献栽\斷系統(tǒng)的引入大大提高了電控發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和可維修性,所以電控發(fā)動(dòng)機(jī)的故障自診斷系統(tǒng)已經(jīng)成為目前市場(chǎng)服務(wù)和新車(chē)出廠檢查時(shí)不可缺少的手段。本文所研究開(kāi)發(fā)的高壓共軌式電控柴油機(jī)故障自診斷系統(tǒng)正是順應(yīng)了整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)發(fā)展的潮流。
　　 本論文來(lái)源于“YC6112ZLQA高壓共軌式電控柴油機(jī)開(kāi)發(fā)”的廠校合作重大攻關(guān)項(xiàng)目。本文在充分研究國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)和資料

3、的基礎(chǔ)上,對(duì)高壓共軌式電控柴油機(jī)的故障自診斷系統(tǒng)開(kāi)展了深入的研究,主要研究?jī)?nèi)容包括以下三個(gè)方面:
　　 1、高壓共軌式電控柴油機(jī)故障自診斷與失效處理
　　 首先,對(duì)現(xiàn)有的一些故障診斷方法進(jìn)行了研究,分析這些方法的優(yōu)缺點(diǎn),再根據(jù)車(chē)載診斷系統(tǒng)的要求,形成了以部件的信號(hào)特性為基礎(chǔ)與物理模型相結(jié)合的診斷方法,以此來(lái)滿足車(chē)載診斷系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求。然后根據(jù)美國(guó)的OBDⅡ標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合GD-1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),確定了GD-1故障自診斷

4、系統(tǒng)所應(yīng)具備的功能,其中包括故障閃燈功能、存儲(chǔ)故障碼(滿足SAE-J2012標(biāo)準(zhǔn))和故障記錄、傳感器故障診斷及其失效處理、執(zhí)行器故障診斷及其失效處理、失火診斷和冷卻系統(tǒng)合理性診斷。接下來(lái),深入分析了GD-1的傳感器、執(zhí)行器和控制器三大子系統(tǒng)的工作原理,根據(jù)各子系統(tǒng)的特點(diǎn)分別建立了相應(yīng)的故障診斷模型和診斷準(zhǔn)則。最后,把建立好的診斷模型和準(zhǔn)則編制成為GD-1高壓共軌式柴油機(jī)電控系統(tǒng)的故障自診斷策略,并運(yùn)用C和匯編語(yǔ)言把GD-1的診斷模型轉(zhuǎn)化

5、成為故障自診斷系統(tǒng)軟件。建立的基于高壓共軌式電控系統(tǒng)的故障自診斷系統(tǒng)及其軟件在國(guó)內(nèi)尚屬首次。
　　 2、高壓共軌式電控柴油機(jī)實(shí)時(shí)仿真模型的建立
　　 為了避免系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行試驗(yàn)帶來(lái)的危險(xiǎn)和縮短開(kāi)發(fā)周期,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行基于計(jì)算機(jī)的數(shù)值仿真是如今產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。本文以MATLAB/SIMULINK和Stateflow Toolbox為平臺(tái),建立了用于實(shí)時(shí)仿真的高壓共軌式電控柴油機(jī)的實(shí)時(shí)仿真模型,模型包括發(fā)動(dòng)機(jī)

6、均值模型、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的物理模型、傳感器模型和執(zhí)行器模型,并與課題組的其它成員完成了GD-1硬件在環(huán)HIL仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。利用HIL仿真系統(tǒng)對(duì)本文編制的軟件進(jìn)行了各種測(cè)試和驗(yàn)證。HIL仿真系統(tǒng)還可用于對(duì)極限工況和故障工況的仿真分析,或?qū)?guó)外控制器進(jìn)行功能分析和策略研究。這些仿真結(jié)果為制定和改進(jìn)故障自診斷策略提供了重要的指導(dǎo)。
　　 3、車(chē)載診斷系統(tǒng)的功能擴(kuò)展
　　 為了進(jìn)一步擴(kuò)展車(chē)載診斷系統(tǒng)的功能和使GD-1的故障診斷

7、系統(tǒng)朝著智能化診斷的方向發(fā)展,本文引入了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的非線性系統(tǒng)辨識(shí)能力,通過(guò)合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配,通過(guò)對(duì)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的訓(xùn)練學(xué)習(xí),來(lái)使得建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具備解決多傳感器信息融合的故障診斷能力,以此提高故障診斷系統(tǒng)的效率。
　　 4、故障試驗(yàn)驗(yàn)證
　　 最后,在搭建好的高壓共軌式電控系統(tǒng)模擬測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)、油泵試驗(yàn)臺(tái)以及柴油機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上分別進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,所開(kāi)發(fā)的故障自診斷系統(tǒng),能對(duì)GD-1高