重型柴油机DPF的OBD故障诊断策略研究

摘要

随着排放法规的严格，到欧六阶段DPF将成为柴油机主流排放技术路线的标配。重型车从国Ⅵ阶段起，强制要求加装OBD系统。目前国内在重型车DPF的OBD系统开发上，缺乏成熟系统，依赖国外技术，因此有必要对DPF的OBD系统进行研究。本文针对DPF的OBD故障诊断策略展开系统研究。
　　论文前期分析国内外DPF的OBD系统发展现状，总结国内DPF故障诊断研究中存在的不足，基于相关排放标准、OBD法规，分析DPF故障诊断模块的一般性要求、排放要求、通讯要求、诊断功能需求，对拟开发的DPF故障诊断模块进行总体设计，确定诊断模块系统框架、开发调试验证的联合仿真系统框架。
　　基于DPF工作机理，对其工作过程进行数值建模。基于背压、流阻和碳载量的关系，建立流阻-碳载量模型;基于颗粒物原排量、NO2和O2氧化量，建立理论计算的碳载量模型;确定DPF再生启动、结束时机，通过碳载量限值、DOC前温度、转速判断是否开启再生，通过背压检测剩余碳载量判断是否结束再生;基于碳载量估算与再生时机分析，建立DPF再生控制策略，使用Simulink与Stateflow搭建控制系统模型。
　　建立DPF的故障诊断策略、故障管理策略。分析DPF各功能性故障对发动机运行影响，基于故障具体特征，制定各故障的诊断策略与诊断逻辑框图;根据SAE2012标准，定义各故障代码;基于故障特征，确定各故障的确认恢复机制与门限;基于法规相关要求，结合不同故障对发动机运行与排放的影响等级，制定故障响应策略，包括MIL故障指示灯和扭矩限制器的激活解活机制、故障码的存储清除机制。
　　搭建诊断模块，建立联合仿真模型，验证诊断功能。在MATLAB/Simulink仿真平台，依据DPF的故障诊断策略、管理策略，搭建OBD诊断模块;搭建联合仿真平台，结合Simulink中建立的故障诊断模块、DPF控制系统，AMEsim中搭建DOC+DPF后处理系统，Labview中开发的故障诊断界面，形成完整的开发调试系统，对故障诊断模块进行调试;在联合仿真模型中模拟故障状态，验证所开发模块诊断功能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 车载诊断系统(OBD)概述

1．2．2 颗粒捕集器(DPF)概述

1．2．3 DPF的OBD系统国内外发展现状

1．3 本文研究内容

第2章 DPF的OBD功能分析与总体设计

2．1 DPF的OBD功能需求

2．1．1 法规要求

2．1．2 DPF的OBD功能要求

2．1．3 通讯协议要求

2．2 总体设计

2．3 本章小结

第3章 DPF系统及其数学建模

3．1 DOC+DPF后处理系统

3．2 DPF系统工作过程建模

3．2．1 基于背压的流阻-碳载量模型

3．2．2 碳载量理论计算模型

3．3．3 再生策略制定

3．4 本章小结

第4章 DPF故障诊断策略

4．1 故障诊断策略

4．1．1 DPF移除诊断

4．1．2 DPF超载诊断

4．1．3 DPF捕集效率下降诊断

4．3．4 DPF泄漏故障诊断

4．3．5 DPF堵塞故障诊断

4．3．6 DPF物理老化诊断

4．3．7 DPF不完全再生诊断

4．3．8 DPF再生频繁诊断

4．2 故障管理策略

4．2．1 故障编码

4．2．2 故障确认与恢复

4．2．3 故障响应模块

4．3 本章小结

第5章 DPF诊断模块搭建与联合仿真验证

5．1 联合仿真平台

5．1．1 软件介绍

5．1．2 联合仿真

5．2 诊断模块及联合仿真模型搭建

5．2．1 基于Simulink的控制系统与诊断模块

5．2．2 基于AMEsim的后处理模型搭建

5．2．3 基于Labview的诊断界面开发

5．1．4 联合仿真完整模型

5．3 联合仿真验证

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文