高壓共軌EGR中型柴油機OBD標(biāo)定技術(shù)探討

摘要：按照法規(guī)要求，在滿足國Ⅳ排放法規(guī)的同時，必須加裝OBD系統(tǒng)。本文主要介紹了匹配了BOSCH電控高壓共軌系統(tǒng)和EGR+DOC+POC方案的中小型發(fā)動機，OBD的基本原理和標(biāo)定方法流程。

關(guān)鍵詞：高壓共軌；柴油機；車載診斷；標(biāo)定流程

中圖分類號：U464.172 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號：1005-2550（2012）01-0031-04

Study on Calibration of Middle Duty Diesel Engine

with High Pressure Common Rail and EGR

REN Shang-feng，ZHAO Wen-fu，QIN Ke-yin，HOU Fu-jian

(China First Auto Grope Corporation RD Center，Changchun 130011，China)

Abstract: OBD system is equipped when emission standard has met with EuroIV emission standard .Middle and light duty diesel engine with electrical controlled high pressure common rail system and EGR +DOC+POC are introduced in this paper.Basic principle，test method and calibration procedure of OBD are introduced particularly.

Key words:high pressure common rail；diesel；OBD；calibration procedure

隨著國Ⅳ法規(guī)于2010年7月1日在我國部分地區(qū)實施，排放法規(guī)要求更加嚴(yán)格，同時要求裝用壓燃式發(fā)動機汽車及其壓燃式發(fā)動機、裝用以天然氣（NG）或液化石油氣（LPG）作為燃料的點燃式發(fā)動機的所有車輛必須加裝OBD（On-Board Diagnostics）系統(tǒng)。OBD為車載自動診斷系統(tǒng)，是一種用于控制車輛排放的在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)，通過監(jiān)測排放相關(guān)部件和系統(tǒng)，在發(fā)動機的運行中隨時監(jiān)控汽車尾氣排放是否超標(biāo)，必要時會發(fā)出警示和啟動扭矩限制，并通過存儲相關(guān)的故障代碼，指示故障可能發(fā)生的區(qū)域及原因，幫助維修人員迅速地確定故障的性質(zhì)和部位。本文根據(jù)BOSCH電控系統(tǒng)本身的基本原理，介紹加裝OBD系統(tǒng)的目的和所起作用，闡述了它的監(jiān)控原理的同時結(jié)合標(biāo)定經(jīng)驗總結(jié)了EGR系統(tǒng)標(biāo)定流程。

1 OBD系統(tǒng)的基本知識

1.1 OBD故障指示器（MI）

故障指示器是連接于車載診斷（OBD）系統(tǒng)的與排放相關(guān)的任何零部件或車載診斷（OBD）系統(tǒng)本身發(fā)生故障時，提示汽車駕駛?cè)藛T的指示器。依據(jù)HJ437-2008 中C.1.1要求，結(jié)合GB 4094，按ISO 2575符號F.02 定制，見圖1。

1.2 故障指示器MI激活準(zhǔn)則(BOSCH)

MI激活：按照故障分類等級原則，級別略低時，第4個操作循環(huán)MI激活；當(dāng)級別很高時，發(fā)生故障后MI立即激活。

MI解活：在3個連續(xù)的操作循環(huán)后或發(fā)動機運轉(zhuǎn)24小時內(nèi)沒有再監(jiān)測到已造成MI激活的故障，且沒有監(jiān)測出其他會單獨激活的MI的故障之后，MI解活。

1.3 故障碼的清除：

非不可刪除代碼：連續(xù)40個暖機循環(huán)或100個發(fā)動機運行小時（以先到為準(zhǔn)）后清除。

不可刪除代碼：發(fā)動機運行400天或者9 600個小時后清除。

2 OBD法規(guī)限值

根據(jù)HJ437-2008國家標(biāo)準(zhǔn)提出的要求，所有滿足國Ⅳ法規(guī)的車輛都應(yīng)該加裝OBD系統(tǒng)。當(dāng)排放超過限值時，OBD相關(guān)監(jiān)控指示器都應(yīng)該開始動作，OBD限值見表1。

3 OBD系統(tǒng)的基本原理

OBD在匹配EGR的柴油機系統(tǒng)中主要檢測對象大致可以分為3類：傳感器故障、EGR進氣系統(tǒng)偏差和后處理器失效的模擬。

3.1 傳感器故障的檢測

在目前電控發(fā)動機管理系統(tǒng)中，所有相關(guān)信號都是通過傳感器監(jiān)測并與ECU通信，從而判斷發(fā)動機工作狀態(tài)，同時還可以從直觀上來提示駕駛員發(fā)動機的工作狀態(tài)。因此在發(fā)動機管理系統(tǒng)中對傳感器的信號質(zhì)量監(jiān)測尤為重要，也就是信號的可信性：即預(yù)先標(biāo)定的信號電壓范圍與測量值是否真實對應(yīng)，以及當(dāng)發(fā)動機異常時傳感器能夠報出異常信號，從而通過OBD過程能夠?qū)㈠e誤信號及其相關(guān)的故障代碼儲存，以方便維修部門快速查找問題所在。

電器信號主要故障可以分為對電源短路、對地短路、開路以及CAN總線故障等。

3.2 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）的監(jiān)測原理

OBD系統(tǒng)對EGR閥驅(qū)動電路的電氣連接故障進行持續(xù)循環(huán)地檢測，主要包括以下幾個方面：對電源短路、對地短路、開路以及過熱。

錯誤檢測是在驅(qū)動電路模塊內(nèi)部進行的，診斷函數(shù)對錯誤檢測結(jié)果進行評估并進行錯誤處理。

驅(qū)動電路上電情況下進行對電源短路故障的檢測：監(jiān)測驅(qū)動電路的實際輸出電流，如果超過最大限值，則檢測到對電源短路故障；之后，系統(tǒng)診斷函數(shù)對錯誤進行處理。

驅(qū)動電路不上電的情況下進行對地短路故障的檢測：監(jiān)測驅(qū)動電路實際輸出電流，如果低于最低限值，則檢測到對地短路故障；之后，系統(tǒng)診斷函數(shù)對錯誤進行處理。

驅(qū)動電路不上電的情況下，還對開路故障進行檢測：監(jiān)測實際輸出電流，如果結(jié)果在預(yù)定的范圍內(nèi)，則檢測出開路故障；之后，系統(tǒng)診斷函數(shù)對錯誤進行處理。

在驅(qū)動電路上電情況下，系統(tǒng)進行過熱檢測：監(jiān)測驅(qū)動電路部件溫度，若超出溫度限值，驅(qū)動電路的內(nèi)部檢測模塊報錯；之后，系統(tǒng)診斷函數(shù)對錯誤進行處理。

OBD系統(tǒng)通過監(jiān)測廢氣再循環(huán)控制器的控制偏差來檢測廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。前提是此監(jiān)測僅在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)處于閉環(huán)控制（必須安裝進氣空氣質(zhì)量流量傳感器）時進行。

基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和實際噴油量，OBD系統(tǒng)計算出控制偏差的允許范圍。如果控制偏差的實際值超出允許范圍的上限值，則檢測到正向偏差故障；如果實際值低于下限值，則檢測到負(fù)向偏差故障。

正向偏差故障可能由于EGR閥卡死于常開位置或者EGR管路存在漏氣等現(xiàn)象造成，負(fù)向偏差故障可能由于EGR閥卡死于常閉位置或者卡死在很小的開度造成，基本監(jiān)測原理見圖2。

3.3 后處理器（POC）壓差傳感器的監(jiān)測原理

壓差傳感器本身共有2個故障，分別是傳感器采集電壓過高、過低。診斷功能對壓差傳感器的采集電壓循環(huán)進行信號范圍檢測。

傳感器采集電壓過高：傳感器采集電壓超出標(biāo)定上限，則檢測到傳感器采集電壓過高故障。傳感器采集電壓過低：傳感器采集電壓超出標(biāo)定下限，則檢測到傳感器采集電壓過低故障。

后處理器主要是通過壓差傳感器來監(jiān)測排氣系統(tǒng)總壓力，在電控元件中按照不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下所需求的不同進氣流量，此時對應(yīng)著不同的排氣系統(tǒng)壓力，標(biāo)定好理想狀態(tài)下的壓力范圍，當(dāng)后處理系統(tǒng)壓力異常時（壓力偏高、偏低），系統(tǒng)本身就會監(jiān)測到錯誤信號。當(dāng)錯誤程度滿足條件就會做出相應(yīng)的報警，同時將錯誤代碼記錄到內(nèi)存中。

4 OBD 標(biāo)定流程

4.1 標(biāo)定流程

匹配BOSCH電控系統(tǒng)發(fā)動機的OBD系統(tǒng)的標(biāo)定過程中主要遵循著下面的流程來進行標(biāo)定，流程圖見圖3。另外當(dāng)在發(fā)動機臺架標(biāo)定完成后，還需要在整車上進行驗證，并進行“三高”試驗以保證準(zhǔn)確性和可靠性。

4.2 OBD1+NOx控制驗證過程

主要以進氣閉環(huán)控制EGR系統(tǒng)為例來介紹進氣偏差故障的標(biāo)定方法以及向檢測部門演示故障發(fā)生和消除過程，具體流程見圖4。

按照法規(guī)要求，發(fā)動機OBD排放限值都是通過ETC循環(huán)來相測量，因此在對EGR系統(tǒng)的進氣偏差模擬標(biāo)定主要是尋找兩個排放值：5 g/kWh和7 g/kWh，通過尋找不同孔徑的墊片安裝在EGR管路中來模擬EGR閥卡死或者流量低等故障找到上述的兩個排放限值，同時標(biāo)定出當(dāng)出現(xiàn)上述排放結(jié)果是相關(guān)系統(tǒng)所對應(yīng)的動作。如果當(dāng)發(fā)動機EGR卡死到關(guān)閉的位置時，ETC排放結(jié)果超過7 g/kWh，經(jīng)過預(yù)處理時間后，車速降為0（或者發(fā)動機回到怠速）扭矩限制器開啟起作用，故障燈馬上點亮，扭矩限制器作出相應(yīng)的扭矩下降，同時故障碼將記錄到內(nèi)存，將保持400天（或者9 600小時）無法擦除。因此在EGR系統(tǒng)的發(fā)動機中建議原機（EGR不安裝時）排放值標(biāo)定在7 g/kWh以下，發(fā)動機就沒有降扭矩功能故障。

5 結(jié)論

本文主要針對電控高壓共軌EGR中型柴油機在國Ⅳ階段開始執(zhí)行OBD法規(guī)，所涉及的基本知識，OBD監(jiān)控原理，同時著重的以EGR進氣閉環(huán)系統(tǒng)為例介紹了OBD標(biāo)定流程，故障模擬、消除演示過程。

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