帶CAN電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷模擬系統(tǒng)的研究與試驗(yàn)分析

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技實(shí)力的進(jìn)步，帶CAN電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷模擬系統(tǒng)能夠?yàn)槠嚰夹g(shù)提供新的依據(jù)。當(dāng)代汽車不僅要保持安全性能，在動(dòng)力性和減少尾氣排放等方面都要進(jìn)行改良。本文將針對(duì)帶CAN電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷模擬系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)的分析，對(duì)硬件電路和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的分析，在此基礎(chǔ)上，推進(jìn)電子控制技術(shù)的新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：CAN電控汽油；發(fā)動(dòng)機(jī)；故障診斷；模擬系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.158

0 引言

二十世紀(jì)末，汽車的節(jié)油技術(shù)逐漸受到社會(huì)和個(gè)人的廣泛關(guān)注，傳統(tǒng)化油器在改進(jìn)過(guò)程中并不能滿足人們的需要，進(jìn)一步加重了汽車尾氣排放和耗油問(wèn)題。與此同時(shí)，半導(dǎo)體技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展和運(yùn)用，尤其是集成電路的優(yōu)化使電子元件的功能得到了充分的發(fā)展，繼而為汽車電控技術(shù)提供了有力條件。

1 帶CAN 系統(tǒng)電控發(fā)動(dòng)機(jī)概述

帶CAN 汽油電控發(fā)動(dòng)機(jī)的基本概念。 汽油電控制發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱EFI發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠?qū)推鞒霈F(xiàn)了問(wèn)題進(jìn)行控制，進(jìn)一步來(lái)講，主要是對(duì)點(diǎn)火洞口、怠速控制、排放控制實(shí)現(xiàn)了全面的發(fā)展，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下將點(diǎn)火點(diǎn)提前，與此同時(shí)選擇最優(yōu)的空燃比，這將有利于減少燃油的消耗，并將廢棄中的有害物質(zhì)進(jìn)行控制，降到最低。長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，帶CAN 電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可以將CAN網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)有效地和電控發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行結(jié)合，從而形成了一種新型的控制板技術(shù)，即加強(qiáng)電腦、傳感器和執(zhí)行器之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了多種路徑的傳輸。在具體汽油電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類上，主要包括單點(diǎn)噴射系統(tǒng)和多點(diǎn)噴射系統(tǒng)，它們是按照噴油器安裝的部位進(jìn)行劃分的。除此外，還可以按照噴油方式分為連續(xù)噴射和間歇噴射。還可以按照噴射的時(shí)序分類，進(jìn)一步分為同時(shí)噴射、分組噴射和次序噴射。

2 故障模擬系統(tǒng)原理

帶CAN電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)故障模擬系統(tǒng)的故障模擬可以分為以下三種不同類型的故障，即發(fā)動(dòng)機(jī)CAN信號(hào)總線故障、傳感器信號(hào)故障和執(zhí)行器信號(hào)故障。信號(hào)的中斷會(huì)使ECU失去效用，進(jìn)一步造成代碼故障。接下來(lái)，我們將對(duì)各傳感器、開關(guān)信號(hào)的性質(zhì)及故障模擬方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。（1）油門踏板位置傳感器信號(hào)。該信號(hào)能夠保證讓電腦系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中了解到駕駛員的操作意圖，通過(guò)VPA和VPA2兩種輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保障功能。當(dāng)信號(hào)出現(xiàn)中斷的情況時(shí)，電腦系統(tǒng)會(huì)在怠速中進(jìn)行調(diào)整，踩動(dòng)油門踏板并不會(huì)進(jìn)行減速。即該信號(hào)故障主要是傳感器出現(xiàn)了斷路，在控制繼電器的基礎(chǔ)上，我們可以實(shí)現(xiàn)該模擬故障的操作；（2）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。該信號(hào)將傳感器安裝在曲軸皮帶輪附近，因此也被稱為曲軸位置傳感器信號(hào)。它由曲軸位置信號(hào)盤和耦合線圈共同組成。與此同時(shí)，曲軸位置信號(hào)盤設(shè)有34個(gè)齒，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，每一圈就會(huì)產(chǎn)生34個(gè)信號(hào)。通過(guò)對(duì)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)，能夠計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)信號(hào)消失時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將立刻停止運(yùn)行；（3）CAN控制信號(hào)。CAN控制信號(hào)通過(guò)電腦技術(shù)將CAN總線或者支線進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享。在該過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠控制電腦，并和儀表單元組成了總線系統(tǒng)，而支線會(huì)連接在總線上。除此之外，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦一共設(shè)置了兩根CAN線，分別是CANH和CANL，即高位線和低位線。CAN 控制信號(hào)的故障主要是CAN線出現(xiàn)的斷路，雖然不會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)的運(yùn)轉(zhuǎn)，但是會(huì)直接影響到故障碼的分配和調(diào)用，并出現(xiàn)多個(gè)故障燈進(jìn)行提示。

3 模擬試驗(yàn)分析

（1）故障自診斷系統(tǒng)。在電子技術(shù)高度發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的更新和改造能夠?yàn)槠囂峁﹥?yōu)秀的配置，但是在該過(guò)程中對(duì)汽車維修人員的技術(shù)要求也越來(lái)越高。與此同時(shí)，當(dāng)電子控制系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障的時(shí)候，會(huì)直接導(dǎo)致汽車出現(xiàn)停止運(yùn)行的狀況。為保證安全性，電控系統(tǒng)必須具有自我診斷的功能。自診斷系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)對(duì)傳感器、執(zhí)行器和電控單元進(jìn)行故障的檢測(cè)、對(duì)故障碼的讀取，來(lái)完成清除工作。清除的方法主要有兩種形式。第一，通過(guò)電腦進(jìn)行故障診斷儀清碼。第二，手動(dòng)清碼。即在找到故障位置后進(jìn)行修理，嚴(yán)格按照相關(guān)程序執(zhí)行，在關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后拆除EFI保險(xiǎn)絲，并保持10秒以上，完成對(duì)ECU故障碼的清除；（2）油門踏板位置傳感器信號(hào)實(shí)驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)選用了豐田卡羅拉型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（1ZR-FE），自動(dòng)檔轎車。故障模擬系統(tǒng)實(shí)物圖如圖2所示。在實(shí)驗(yàn)前，我們首先要檢查各現(xiàn)有設(shè)備是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的接口和連線進(jìn)行格外的關(guān)注。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們要保證大動(dòng)機(jī)中的冷卻液和潤(rùn)滑油是按照系統(tǒng)要求進(jìn)行充裝的，與此同時(shí)，在電池電壓值正常的情況下，還要保證線路連接的正確性。除此之外，為了防止意外情況的發(fā)生，我們要做好安全保護(hù)措施。具體的操作人員應(yīng)該提早了解維修手冊(cè)，在熟悉理論的基礎(chǔ)上，也要對(duì)線路的連接情況有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。

通過(guò)上述的準(zhǔn)備工作，我們可以進(jìn)行油門踏板位置傳感器信號(hào)實(shí)驗(yàn)。在接收到故障代碼后，要查看系統(tǒng)數(shù)據(jù)情況，通過(guò)數(shù)據(jù)流的變化進(jìn)行主要的判斷。當(dāng)線路出現(xiàn)中斷時(shí)，我們要深踩油門實(shí)現(xiàn)加速，并及時(shí)點(diǎn)亮故障燈作為提示。在電腦故障診斷儀的顯示中得出故障代碼，具體來(lái)說(shuō)要以節(jié)氣門傳感器位置、油門位置、節(jié)氣門位置、節(jié)氣門馬達(dá)、故障指示燈亮后運(yùn)行時(shí)間、故障碼清除后的時(shí)間等方面的正常值為基本依據(jù)，對(duì)電腦故障診斷儀所顯示的油門位置故障數(shù)值一一進(jìn)行對(duì)比和分析，從而確定具體的故障位置和故障原因。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電控汽油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車將成為國(guó)內(nèi)外的主要發(fā)展方向。因此我們要加強(qiáng)集成與多通道傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)、微處理技術(shù)等一系列重要技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。帶CAN控制系統(tǒng)成為汽車職業(yè)院校學(xué)生學(xué)習(xí)的主要操作設(shè)備，為教學(xué)的發(fā)展提供了便利條件，有利于對(duì)CAN電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障的產(chǎn)生原因提供廣闊的研究渠道。

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作者簡(jiǎn)介：蔣曉舟（1968-），男，江蘇洪澤人，本科，工程師，研究方向：汽車電子。