本發(fā)明屬于汽車內(nèi)燃機(jī)，尤其涉及一種汽車電熱塞故障診斷系統(tǒng)及診斷方法

背景技術(shù)：

電熱塞是汽車中常見(jiàn)的電氣部件，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣預(yù)熱和燃油加熱等，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)性能。同時(shí)，隨著汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，柴油車的排放控制系統(tǒng)更為復(fù)雜，部分柴油車采用燃燒器用于顆粒捕集器的再生，電熱塞作為燃燒器的重要部件，其失效是導(dǎo)致燃燒器無(wú)法正常點(diǎn)火的主要原因之一。因此，電熱塞的故障診斷對(duì)于提升發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)性能和保證排放控制系統(tǒng)正常工作具有重要的意義。

當(dāng)電熱塞出現(xiàn)故障后，通常會(huì)導(dǎo)致電阻增加，電流下降，從而使得發(fā)熱功率降低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)原有功能。現(xiàn)有的診斷方法一般為電流檢測(cè)法和電阻檢測(cè)法。電流檢測(cè)法即檢測(cè)電熱塞工作時(shí)回路中的電流，然而由于電熱塞一般由繼電器進(jìn)行間接控制，其電流不通過(guò)電控單元，無(wú)法直接檢測(cè)；而采用串接電阻方式進(jìn)行檢測(cè)，必須使用高精度、低阻值的電阻，成本較高，且電路更為復(fù)雜。電阻檢測(cè)法即檢測(cè)電熱塞的電阻，需要額外給電熱塞提供電源，電路復(fù)雜。

專利文獻(xiàn)101619699公開(kāi)了一種用于車輛的電熱塞控制系統(tǒng),包含模式控制模塊和故障診斷模塊。該模式控制模塊能根據(jù)電熱塞在行駛周期期間處于開(kāi)啟的時(shí)間段來(lái)啟用運(yùn)行的第一模式和第二模式之一。當(dāng)啟用所述第一模式時(shí),該故障診斷模塊能根據(jù)第一信息、第二信息和第三信息選擇性地診斷故障,當(dāng)啟用所述第二模式時(shí)該故障診斷模塊能不依賴于第二信息和第三信息選擇性地診斷故障。該專利中采用了功能上獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊ecm的電熱塞控制模塊進(jìn)行電熱塞控制與診斷，模塊之間進(jìn)行通信傳輸數(shù)據(jù)，系統(tǒng)構(gòu)成較為復(fù)雜。當(dāng)通信信號(hào)缺失時(shí)，將影響電熱塞控制功能。不同的診斷模式需要依賴發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣質(zhì)量流量和進(jìn)氣溫度等信號(hào)，診斷邏輯較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種汽車電熱塞故障診斷系統(tǒng)及診斷方法，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)電熱塞故障，及時(shí)提醒車主更換，保證車輛冷啟動(dòng)性能或保證燃燒器正常工作。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：一種汽車電熱塞故障診斷系統(tǒng)，其特征是：包括蓄電池、電控單元、繼電器和電熱塞。

所述電控單元通常采用發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元或排放控制系統(tǒng)電控單元，也可以采用電熱塞電控單元。

所述電控單元包括依次連接的電壓采集電路、微處理器和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述電壓采集電路用于采集蓄電池兩端電壓，并將處理后的電壓信號(hào)提供給微處理器，所述微處理器通過(guò)控制所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，接通或斷開(kāi)繼電器，從而控制電熱塞電路的接通或斷開(kāi)。

所述蓄電池為車用蓄電池，能夠?yàn)橄到y(tǒng)工作提供電能；所述蓄電池同時(shí)相當(dāng)于傳感器，系統(tǒng)工作過(guò)程中電控單元持續(xù)監(jiān)測(cè)蓄電池兩端的電壓信號(hào)。

所述蓄電池正極連接電控單元和繼電器，負(fù)極接地；電控單元電源正極輸入端連接蓄電池正極，電源負(fù)極輸入端接地，電控單元的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)端連接繼電器86觸點(diǎn)；繼電器30觸點(diǎn)及85觸點(diǎn)分別與蓄電池正極連接，繼電器87觸點(diǎn)與電熱塞正極連接；電熱塞負(fù)極接地。

一種汽車電熱塞故障診斷系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征是：通過(guò)電控單元測(cè)量繼電器接通前后蓄電池兩端的電壓，并計(jì)算繼電器接通前后蓄電池電壓變化的幅值；再將蓄電池電壓變化幅值與設(shè)定的閾值做比較，來(lái)診斷電熱塞的故障，具體步驟如下：

(1)系統(tǒng)上電：當(dāng)汽車點(diǎn)火開(kāi)關(guān)從off檔轉(zhuǎn)換為on檔，此時(shí)系統(tǒng)上電；

(2)條件判斷：檢測(cè)蓄電池電壓，當(dāng)蓄電池電壓低于12v時(shí)，則認(rèn)為蓄電池電量不足或負(fù)載較大，不進(jìn)行診斷；當(dāng)蓄電池電壓高于13.5v時(shí)，則認(rèn)為發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)，不進(jìn)行診斷；當(dāng)大功率用電設(shè)備工作時(shí)，不進(jìn)行診斷；當(dāng)不存在上述限制條件時(shí)，則進(jìn)行診斷；

(3)開(kāi)始診斷：記錄電熱塞打開(kāi)前的蓄電池電壓，并進(jìn)行均值處理；接通電熱塞，記錄電熱塞打開(kāi)后的蓄電池電壓，進(jìn)行均值處理；關(guān)閉電熱塞；

(4)差值計(jì)算：將打開(kāi)電熱塞前后的蓄電池電壓均值進(jìn)行比較，計(jì)算差值；

(5)確定閾值：根據(jù)蓄電池電壓和環(huán)境溫度參數(shù)來(lái)確定閾值；當(dāng)蓄電池初始電壓較高時(shí)，蓄電池實(shí)際容量較大，蓄電池內(nèi)阻較小，電熱塞接通后電壓差值較小，閾值應(yīng)相應(yīng)減小，反之電壓閾值應(yīng)增大；環(huán)境溫度較低時(shí)，蓄電池內(nèi)阻較大，閾值應(yīng)相應(yīng)增大，反之閾值應(yīng)減小；

(6)診斷判定：將蓄電池電壓差值與閾值進(jìn)行比較，當(dāng)差值大于閾值，則判定為完好；當(dāng)差值小于閾值，則判定為故障；

(7)故障處理：電熱塞完好時(shí)，無(wú)需處理；當(dāng)電熱塞故障時(shí)，需要向發(fā)動(dòng)機(jī)在線診斷(obd)系統(tǒng)上報(bào)故障；

(8)診斷結(jié)束：完成上述步驟后，診斷結(jié)束。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)電熱塞故障，及時(shí)提醒車主更換，保證車輛冷啟動(dòng)性能或保證燃燒器正常工作。本發(fā)明的診斷系統(tǒng)中蓄電池的功能不僅僅是電源，同時(shí)還相當(dāng)于傳感器部件，蓄電池兩端的電壓信號(hào)是診斷電熱塞是否故障的主要信號(hào)；相比于其他診斷方法，本發(fā)明電路簡(jiǎn)單，無(wú)需在車輛上增加額外電路；成本低廉，無(wú)需增加額外硬件成本。以解決現(xiàn)有診斷技術(shù)中的電路復(fù)雜、成本昂貴問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)連接圖；

圖3是本發(fā)明系統(tǒng)工作流程圖；

圖4是本發(fā)明診斷示例圖。

圖中：1、蓄電池，2、電控單元，3、繼電器，4、電熱塞。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

詳見(jiàn)附圖1、2，本實(shí)施例提供了一種汽車電熱塞故障診斷系統(tǒng)，包括蓄電池1、電控單元2、繼電器3和電熱塞4，所述電控單元包括依次連接的電壓采集電路、微處理器和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，電控單元用于控制電熱塞工作、采集蓄電池電壓并對(duì)電熱塞故障進(jìn)行診斷；所述蓄電池正極連接電控單元和繼電器，負(fù)極接地；電控單元電源正極輸入端連接蓄電池正極，電源負(fù)極輸入端接地，電控單元的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)端連接繼電器86觸點(diǎn)；繼電器30觸點(diǎn)及85觸點(diǎn)分別與蓄電池正極連接，繼電器87觸點(diǎn)與電熱塞正極連接；電熱塞負(fù)極接地。

所述蓄電池為車用起動(dòng)型蓄電池，能夠?yàn)橄到y(tǒng)工作提供電能；所述蓄電池同時(shí)相當(dāng)于傳感器，系統(tǒng)工作過(guò)程中電控單元持續(xù)監(jiān)測(cè)蓄電池兩端的電壓信號(hào)；

所述電控單元為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，具有電熱塞控制與診斷功能，用于控制電熱塞工作、采集蓄電池電壓并對(duì)電熱塞故障進(jìn)行診斷，同時(shí)電控單元還能夠采集汽車點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和汽車運(yùn)行環(huán)境參數(shù)；

所述繼電器為車用繼電器，用于控制電熱塞工作，避免電熱塞工作電流過(guò)大損壞開(kāi)關(guān)設(shè)備；

所述電熱塞為汽車進(jìn)氣道預(yù)熱塞，用于加熱進(jìn)氣，提高汽車?yán)鋯?dòng)性能。

如圖3所示，一種汽車電熱塞故障診斷系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征是：通過(guò)電控單元測(cè)量繼電器接通前后蓄電池兩端的電壓，并計(jì)算繼電器接通前后蓄電池電壓變化的幅值；再將蓄電池電壓變化幅值與設(shè)定的閾值做比較，來(lái)診斷電熱塞的故障。

圖4為本實(shí)施例中對(duì)兩只不同狀態(tài)的電熱塞的診斷過(guò)程，分別將1只完好的電熱塞和1只損壞的電熱塞按照?qǐng)D2所示進(jìn)行連接，并按照?qǐng)D3所示步驟進(jìn)行診斷，記錄診斷過(guò)程中的電壓變化。

對(duì)完好的電熱塞診斷步驟與過(guò)程如下：

(1)系統(tǒng)上電，當(dāng)汽車點(diǎn)火開(kāi)關(guān)從off檔轉(zhuǎn)換為on檔，此時(shí)系統(tǒng)上電；

(2)條件判斷：判斷邏輯為，檢測(cè)蓄電池電壓，當(dāng)蓄電池電壓低于12v時(shí)，則認(rèn)為蓄電池電量不足或負(fù)載較大，不進(jìn)行診斷；當(dāng)蓄電池電壓高于13.5v時(shí)，則認(rèn)為發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)，不進(jìn)行診斷；當(dāng)起動(dòng)機(jī)等大功率用電設(shè)備工作時(shí)，不進(jìn)行診斷；當(dāng)不存在上述限制條件時(shí)，則進(jìn)行診斷；本實(shí)施例中測(cè)量得到蓄電池電壓為12.6v，且沒(méi)有起動(dòng)機(jī)等大功率用電設(shè)備接通信號(hào)，故判斷可以進(jìn)行診斷；

(3)開(kāi)始診斷：記錄0.2s內(nèi)的蓄電池電壓，并進(jìn)行均值處理，得到的蓄電池電壓為12.6v；接通電熱塞，記錄電熱塞打開(kāi)后0.2s內(nèi)的蓄電池電壓，進(jìn)行均值處理，得到的蓄電池電壓為11.1v；關(guān)閉電熱塞；

(4)差值計(jì)算：將打開(kāi)電熱塞前后的蓄電池電壓均值進(jìn)行比較，計(jì)算差值，差值為1.5v；

(5)確定閾值：閾值的確定原則為，根據(jù)蓄電池電壓、環(huán)境溫度參數(shù)，確定閾值；當(dāng)蓄電池初始電壓較高時(shí)，蓄電池實(shí)際容量較大，蓄電池內(nèi)阻較小，電熱塞接通后電壓差值較小，閾值應(yīng)相應(yīng)減小，反之電壓閾值應(yīng)增大；環(huán)境溫度較低時(shí)，蓄電池內(nèi)阻較大，閾值應(yīng)相應(yīng)增大，反之閾值應(yīng)減??；經(jīng)過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定，確定在蓄電池電壓12.6v，環(huán)境溫度為25℃時(shí)，閾值為1.1v。

(6)診斷判定：判定原則為，將蓄電池電壓差值與閾值進(jìn)行比較，當(dāng)差值大于閾值，則判定為完好；當(dāng)差值小于閾值，則判定為故障；由于差值為1.5v，閾值為1.1v，差值大于閾值，因此診斷為電熱塞完好。

(7)故障處理：處理方法為，電熱塞完好時(shí)，無(wú)需處理；當(dāng)電熱塞故障時(shí)，需要向發(fā)動(dòng)機(jī)在線診斷(obd)系統(tǒng)上報(bào)故障；因此該實(shí)施例中無(wú)需進(jìn)一步處理；

(8)診斷結(jié)束：完成上述步驟后，診斷結(jié)束。

對(duì)故障的電熱塞診斷步驟與過(guò)程如下：

(1)系統(tǒng)上電，當(dāng)汽車點(diǎn)火開(kāi)關(guān)從off檔轉(zhuǎn)換為on檔，此時(shí)系統(tǒng)上電；

(2)條件判斷：判斷邏輯為，檢測(cè)蓄電池電壓，當(dāng)蓄電池電壓低于12v時(shí)，則認(rèn)為蓄電池電量不足或負(fù)載較大，不進(jìn)行診斷；當(dāng)蓄電池電壓高于13.5v時(shí)，則認(rèn)為發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)，不進(jìn)行診斷；當(dāng)起動(dòng)機(jī)等大功率用電設(shè)備工作時(shí)，不進(jìn)行診斷；當(dāng)不存在上述限制條件時(shí)，則進(jìn)行診斷；本實(shí)施例中測(cè)量得到蓄電池電壓為12.6v，且沒(méi)有起動(dòng)機(jī)等大功率用電設(shè)備接通信號(hào)，故判斷可以進(jìn)行診斷；

(3)開(kāi)始診斷：記錄0.2s內(nèi)的蓄電池電壓，并進(jìn)行均值處理，得到的蓄電池電壓為12.6v；接通電熱塞，記錄電熱塞打開(kāi)后0.2s內(nèi)的蓄電池電壓，進(jìn)行均值處理，得到的蓄電池電壓為12.1v；關(guān)閉電熱塞；

(4)差值計(jì)算：將打開(kāi)電熱塞前后的蓄電池電壓均值進(jìn)行比較，計(jì)算差值，差值為0.5v；

(5)確定閾值：閾值的確定原則為，根據(jù)蓄電池電壓、環(huán)境溫度參數(shù)，確定閾值；當(dāng)蓄電池初始電壓較高時(shí)，蓄電池實(shí)際容量較大，蓄電池內(nèi)阻較小，電熱塞接通后電壓差值較小，閾值應(yīng)相應(yīng)減小，反之電壓閾值應(yīng)增大；環(huán)境溫度較低時(shí)，蓄電池內(nèi)阻較大，閾值應(yīng)相應(yīng)增大，反之閾值應(yīng)減?。唤?jīng)過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定，確定在蓄電池電壓12.6v，環(huán)境溫度為25℃時(shí)，閾值為1.1v。

(6)診斷判定：判定原則為，將蓄電池電壓差值與閾值進(jìn)行比較，當(dāng)差值大于閾值，則判定為完好；當(dāng)差值小于閾值，則判定為故障；由于差值為0.5v，閾值為1.1v，差值小于閾值，因此診斷為電熱塞故障。

(7)故障處理：處理方法為，電熱塞完好時(shí)，無(wú)需處理；當(dāng)電熱塞故障時(shí)，需要向發(fā)動(dòng)機(jī)在線診斷(obd)系統(tǒng)上報(bào)故障；因此該實(shí)施例中向obd系統(tǒng)上報(bào)故障，obd系統(tǒng)產(chǎn)生故障代碼，并點(diǎn)亮故障燈，提醒駕駛員進(jìn)行維修；

(8)診斷結(jié)束：完成上述步驟后，診斷結(jié)束。

在上述實(shí)施例中，單個(gè)電熱塞的診斷持續(xù)時(shí)間約為0.5s。

系統(tǒng)工作原理是，當(dāng)電熱塞正常工作時(shí)，電路中產(chǎn)生較大電流，而蓄電池具有內(nèi)阻，在蓄電池內(nèi)部產(chǎn)生電壓降，從而降低蓄電池輸出電壓。當(dāng)電熱塞失效時(shí)，工作電流降低，造成的電壓降減小，因此蓄電池電壓變化幅值較小。

系統(tǒng)工作過(guò)程中，蓄電池電壓降低的幅值與蓄電池內(nèi)阻、發(fā)電機(jī)及其他用電設(shè)備是否工作有關(guān)，因此在確定電壓降低閾值時(shí)，應(yīng)根據(jù)上述參數(shù)進(jìn)行修正，或在上述參數(shù)處于一定條件下時(shí)進(jìn)行診斷，以確保診斷精度。

上述參照實(shí)施例對(duì)該一種汽車電熱塞故障診斷系統(tǒng)及診斷方法進(jìn)行的詳細(xì)描述，是說(shuō)明性的而不是限定性的，可按照所限定范圍列舉出若干個(gè)實(shí)施例，因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。