3 故障诊断系统仿真

　　3.1 预消抖仿真

　　假定柴油机出现某种故障，根据故障状态，模拟仿真预消抖模块，检测预消抖模块是否能判断出真实的故障。仿真结果如图5所示。

　　图5中故障状态为图线1;经过预消抖后，最终故障输出结果为图线2。其中低平显示时为无故障，高平显示时为有故障。

　　图 5 预消抖仿真图

　　Fig.5 Simulation of pre-debouncing

　　1)确认故障过程：当故障出现的时间小于系统故障时间(如图a，b为小于系统故障时间)，故障不是真实故障，最终状态为低平;当故障出现时间大于系统故障时间时(如图c为大于系统故障时间)，故障被确认为真实故障，最终状态为高平。

　　2)修复故障过程：当故障消失时间小于系统修复时间(如图d为小于系统修复时间)，故障仍为真实故障，最终状态为高平;当故障消失时间大于系统修复时间(如图e为大于系统修复时间)，故障认为被修复，最终状态为低平。

　　3.2 故障状态控制器仿真

　　给定高压共轨电控系统某种故障，根据标定的参数，通过ASCET软件对FMS进行模拟仿真，仿真结果如图所示6所示。

　　图6中故障的输入状态为测量值1，低平显示时为无故障，高平显示时为有故障。故障内存状态低平时表示未存入故障内存，高平时未已存入故障内存，MIL状态低平表示未被点亮，高平表示被点亮。

　　当出现故障时，故障计数器进行计数，且达到一定次数后，故障被确认为真实故障，系统点亮MIL，将故障信息存入故障内存中;如果故障消失，修复计数器计数，且达到一定次数后，故障确认为被修复，熄灭MIL，故障信息仍然存在故障内存中，此时进行删除故障内存计数，当删除故障内存计数器达到0时，表明故障被最终修复，系统删除此故障信息在故障内存中的记录。

　　图 6 故障诊断系统仿真图

　　Fig.6 Simulation of FMS

　　3.3 用户诊断仪读取故障信息仿真

　　通过FMS与用户诊断仪的接口：RDTC，RFFM，RTS模块，可读出故障及故障相关信息。读出的信息如图7所示。

　　a) 故障代码数据

　　b) 冻结数据帧数据

　　c) 环境条件数据

　　图 7 故障信息

　　Fig.7 Fault message

　　图7a中读出的是当前柴油机存在的故障类型。上排是请求数据，18为请求读取故障代码状态字，下排是对请求的回复，58为回复成功标识字，01表示当前存在一个故障，具体故障类型可通过解读C6 54 64而得知。图79b读取冻结数据帧的请求与回复，图7c是读取环境状况的请求与回复。 故障诊断系统模型验证 将以上控制策略实现模型应用于某型号的四缸增压直喷柴油机上进行模拟仿真，图8为正常模式下柴油机冷却液温度及冷却液温度传感器输出电压随柴油机运转时间的变化情况，从图中可以看出仿真过程中各参数变化与实际情况一致。

　　图 8 正常工况下仿真结果

　　Fig.8 Normal condition simulation results

　　柴油机正常工作时，冷却液温度变化范围应在0℃—90℃。如果冷却液温度过高，将导致进气量减小，功率下降;润滑油温度升高，加速零件磨损，缩短使用寿命。冷却液温度传感器正常工作时，冷却液工作范围是-30℃—120℃，其输出电压值应在0.3—4.7V范围内变化。图9中所示的冷却液温度及冷却液温度传感器都超出了正常的工作范围，如果照此故障继续驱动柴油机，必然导致“开锅”，柴油机动力性、经济性和使用性受到严重影响。为了保证柴油机正常运转，将当前过低的冷却液温度传感器输出电压及过高的冷却液温度信号抑制，并用经验值替代上述故障信号值，如图9中所示。

　　图9 冷却液温度及传感器输出电压故障仿真结果

　　Fig.9 Signals of coolant temperature and sensor output voltage malfunction simulation results

　　5 结论

　　⑴ 通过预消抖模拟仿真，FMS确认了故障的真实性，防止了由于“假故障”影响MIL正常指示功能情况的出现。

　　⑵ 当电控柴油机出现故障时，FMS实现了对故障的诊断;并根据故障的状态指示了MIL的亮/灭动作及故障代码的存储动作。

　　⑶ FMS实现了对故障代码的读取，方便了日后对高压共轨柴油机的维修，从而减少了因故障导致的排放。

　　⑷ 通过对冷却液温度信号的模型验证，表明了此故障诊断系统控制策略的正确性及软件实现的可行性。

　　参考文献：

　　[1] 秦贵和，葛安林. 汽车电控系统故障自诊断系统[J]. 汽车工程，2000，22(4)：286-289.

　　[2] Rauch Herbert E. Intelligent Fault Diagnosis and

　　Control Reconfiguration IEEE Control System1994

　　(6).

　　[3] Larry Carley. Understanding OBDⅡ:Past, present&

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　　[4] Dilip Patel, Mark A.Carlock. A study of The Benefits of On-Board Diagnostics and Inspection and Maintenance In California.2001，12.

　　[5] Gertler J J,etal.Model—Base On—Board Fault Detection and Diagnosis for Automotive Engines. Proc.of IFAC FDSSTP,Baden—Baden,1991.

　　[6] M.施纳贝尔[美] 汽车发动机计算机控制系统原理与诊断维修[M].北京：机械工程出版社，2007，26-57.

　　[7] S.V.哈奇[美] 汽车发动机计算机控制系统解析[M].北京：机械工程出版社，2007，60-76.

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