高壓共軌EGR中型柴油機OBD標定技術探討

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

關鍵詞：高壓共軌；柴油機；車載診斷；標定流程

中圖分類號：U464.172 文獻標志碼: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法規于2010年7月1日在我國部分地區實施，排放法規要求更加嚴格，同時要求裝用壓燃式發動機汽車及其壓燃式發動機、裝用以天然氣（NG）或液化石油氣（LPG）作為燃料的點燃式發動機的所有車輛必須加裝OBD（On-Board Diagnostics）系統。OBD為車載自動診斷系統，是一種用于控制車輛排放的在線監測診斷系統，通過監測排放相關部件和系統，在發動機的運行中隨時監控汽車尾氣排放是否超標，必要時會發出警示和啟動扭矩限制，并通過存儲相關的故障代碼，指示故障可能發生的區域及原因，幫助維修人員迅速地確定故障的性質和部位。本文根據BOSCH電控系統本身的基本原理，介紹加裝OBD系統的目的和所起作用，闡述了它的監控原理的同時結合標定經驗總結了EGR系統標定流程。

1 OBD系統的基本知識

1.1 OBD故障指示器（MI）

故障指示器是連接于車載診斷（OBD）系統的與排放相關的任何零部件或車載診斷（OBD）系統本身發生故障時，提示汽車駕駛人員的指示器。依據HJ437-2008 中C.1.1要求，結合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MI激活；當級別很高時，發生故障后MI立即激活。

MI解活：在3個連續的操作循環后或發動機運轉24小時內沒有再監測到已造成MI激活的故障，且沒有監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40個暖機循環或100個發動機運行小時（以先到為準）后清除。

不可刪除代碼：發動機運行400天或者9 600個小時后清除。

2 OBD法規限值

根據HJ437-2008國家標準提出的要求，所有滿足國Ⅳ法規的車輛都應該加裝OBD系統。當排放超過限值時，OBD相關監控指示器都應該開始動作，OBD限值見表1。

3 OBD系統的基本原理

OBD在匹配EGR的柴油機系統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

在目前電控發動機管理系統中，所有相關信號都是通過傳感器監測并與ECU通信，從而判斷發動機工作狀態，同時還可以從直觀上來提示駕駛員發動機的工作狀態。因此在發動機管理系統中對傳感器的信號質量監測尤為重要，也就是信號的可信性：即預先標定的信號電壓范圍與測量值是否真實對應，以及當發動機異常時傳感器能夠報出異常信號，從而通過OBD過程能夠將錯誤信號及其相關的故障代碼儲存，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 廢氣再循環系統（EGR）的監測原理

OBD系統對EGR閥驅動電路的電氣連接故障進行持續循環地檢測，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。

錯誤檢測是在驅動電路模塊內部進行的，診斷函數對錯誤檢測結果進行評估并進行錯誤處理。

驅動電路上電情況下進行對電源短路故障的檢測：監測驅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，系統診斷函數對錯誤進行處理。

驅動電路不上電的情況下進行對地短路故障的檢測：監測驅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，系統診斷函數對錯誤進行處理。

驅動電路不上電的情況下，還對開路故障進行檢測：監測實際輸出電流，如果結果在預定的范圍內，則檢測出開路故障；之后，系統診斷函數對錯誤進行處理。

在驅動電路上電情況下，系統進行過熱檢測：監測驅動電路部件溫度，若超出溫度限值，驅動電路的內部檢測模塊報錯；之后，系統診斷函數對錯誤進行處理。

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

基于發動機轉速和實際噴油量，OBD系統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管路存在漏氣等現象造成，負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，基本監測原理見圖2。

3.3 后處理器（POC）壓差傳感器的監測原理

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測排氣系統總壓力，在電控元件中按照不同轉速和負荷下所需求的不同進氣流量，此時對應著不同的排氣系統壓力，標定好理想狀態下的壓力范圍，當后處理系統壓力異常時（壓力偏高、偏低），系統本身就會監測到錯誤信號。當錯誤程度滿足條件就會做出相應的報警，同時將錯誤代碼記錄到內存中。

4 OBD 標定流程

4.1 標定流程

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

4.2 OBD1+NOx控制驗證過程

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

按照法規要求，發動機OBD排放限值都是通過ETC循環來相測量，因此在對EGR系統的進氣偏差模擬標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，同時標定出當出現上述排放結果是相關系統所對應的動作。如果當發動機EGR卡死到關閉的位置時，ETC排放結果超過7 g/kWh，經過預處理時間后，車速降為0（或者發動機回到怠速）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的扭矩下降，同時故障碼將記錄到內存，將保持400天（或者9 600小時）無法擦除。因此在EGR系統的發動機中建議原機（EGR不安裝時）排放值標定在7 g/kWh以下，發動機就沒有降扭矩功能故障。

5 結論

本文主要針對電控高壓共軌EGR中型柴油機在國Ⅳ階段開始執行OBD法規，所涉及的基本知識，OBD監控原理，同時著重的以EGR進氣閉環系統為例介紹了OBD標定流程，故障模擬、消除演示過程。

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