汽车电热塞故障诊断系统及诊断方法与流程

本发明属于汽车内燃机，尤其涉及一种汽车电热塞故障诊断系统及诊断方法

背景技术：

电热塞是汽车中常见的电气部件，主要用于发动机进气预热和燃油加热等，从而提高发动机的冷启动性能。同时，随着汽车排放标准的日益严格，柴油车的排放控制系统更为复杂，部分柴油车采用燃烧器用于颗粒捕集器的再生，电热塞作为燃烧器的重要部件，其失效是导致燃烧器无法正常点火的主要原因之一。因此，电热塞的故障诊断对于提升发动机冷启动性能和保证排放控制系统正常工作具有重要的意义。

当电热塞出现故障后，通常会导致电阻增加，电流下降，从而使得发热功率降低，无法实现原有功能。现有的诊断方法一般为电流检测法和电阻检测法。电流检测法即检测电热塞工作时回路中的电流，然而由于电热塞一般由继电器进行间接控制，其电流不通过电控单元，无法直接检测；而采用串接电阻方式进行检测，必须使用高精度、低阻值的电阻，成本较高，且电路更为复杂。电阻检测法即检测电热塞的电阻，需要额外给电热塞提供电源，电路复杂。

专利文献101619699公开了一种用于车辆的电热塞控制系统,包含模式控制模块和故障诊断模块。该模式控制模块能根据电热塞在行驶周期期间处于开启的时间段来启用运行的第一模式和第二模式之一。当启用所述第一模式时,该故障诊断模块能根据第一信息、第二信息和第三信息选择性地诊断故障,当启用所述第二模式时该故障诊断模块能不依赖于第二信息和第三信息选择性地诊断故障。该专利中采用了功能上独立于发动机控制模块ecm的电热塞控制模块进行电热塞控制与诊断，模块之间进行通信传输数据，系统构成较为复杂。当通信信号缺失时，将影响电热塞控制功能。不同的诊断模式需要依赖发动机转速、进气质量流量和进气温度等信号，诊断逻辑较为复杂。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种汽车电热塞故障诊断系统及诊断方法，准确发现电热塞故障，及时提醒车主更换，保证车辆冷启动性能或保证燃烧器正常工作。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种汽车电热塞故障诊断系统，其特征是：包括蓄电池、电控单元、继电器和电热塞。

所述电控单元通常采用发动机电控单元或排放控制系统电控单元，也可以采用电热塞电控单元。

所述电控单元包括依次连接的电压采集电路、微处理器和开关驱动电路，所述电压采集电路用于采集蓄电池两端电压，并将处理后的电压信号提供给微处理器，所述微处理器通过控制所述开关驱动电路，接通或断开继电器，从而控制电热塞电路的接通或断开。

所述蓄电池为车用蓄电池，能够为系统工作提供电能；所述蓄电池同时相当于传感器，系统工作过程中电控单元持续监测蓄电池两端的电压信号。

所述蓄电池正极连接电控单元和继电器，负极接地；电控单元电源正极输入端连接蓄电池正极，电源负极输入端接地，电控单元的开关驱动端连接继电器86触点；继电器30触点及85触点分别与蓄电池正极连接，继电器87触点与电热塞正极连接；电热塞负极接地。

一种汽车电热塞故障诊断系统的检测方法，其特征是：通过电控单元测量继电器接通前后蓄电池两端的电压，并计算继电器接通前后蓄电池电压变化的幅值；再将蓄电池电压变化幅值与设定的阈值做比较，来诊断电热塞的故障，具体步骤如下：

(1)系统上电：当汽车点火开关从off档转换为on档，此时系统上电；

(2)条件判断：检测蓄电池电压，当蓄电池电压低于12v时，则认为蓄电池电量不足或负载较大，不进行诊断；当蓄电池电压高于13.5v时，则认为发电机处于工作状态，不进行诊断；当大功率用电设备工作时，不进行诊断；当不存在上述限制条件时，则进行诊断；

(3)开始诊断：记录电热塞打开前的蓄电池电压，并进行均值处理；接通电热塞，记录电热塞打开后的蓄电池电压，进行均值处理；关闭电热塞；

(4)差值计算：将打开电热塞前后的蓄电池电压均值进行比较，计算差值；

(5)确定阈值：根据蓄电池电压和环境温度参数来确定阈值；当蓄电池初始电压较高时，蓄电池实际容量较大，蓄电池内阻较小，电热塞接通后电压差值较小，阈值应相应减小，反之电压阈值应增大；环境温度较低时，蓄电池内阻较大，阈值应相应增大，反之阈值应减小；

(6)诊断判定：将蓄电池电压差值与阈值进行比较，当差值大于阈值，则判定为完好；当差值小于阈值，则判定为故障；

(7)故障处理：电热塞完好时，无需处理；当电热塞故障时，需要向发动机在线诊断(obd)系统上报故障；

(8)诊断结束：完成上述步骤后，诊断结束。

有益效果：与现有技术相比，本发明可以准确发现电热塞故障，及时提醒车主更换，保证车辆冷启动性能或保证燃烧器正常工作。本发明的诊断系统中蓄电池的功能不仅仅是电源，同时还相当于传感器部件，蓄电池两端的电压信号是诊断电热塞是否故障的主要信号；相比于其他诊断方法，本发明电路简单，无需在车辆上增加额外电路；成本低廉，无需增加额外硬件成本。以解决现有诊断技术中的电路复杂、成本昂贵问题。

附图说明

图1是本发明系统结构原理图；

图2是本发明系统连接图；

图3是本发明系统工作流程图；

图4是本发明诊断示例图。

图中：1、蓄电池，2、电控单元，3、继电器，4、电热塞。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

详见附图1、2，本实施例提供了一种汽车电热塞故障诊断系统，包括蓄电池1、电控单元2、继电器3和电热塞4，所述电控单元包括依次连接的电压采集电路、微处理器和开关驱动电路，电控单元用于控制电热塞工作、采集蓄电池电压并对电热塞故障进行诊断；所述蓄电池正极连接电控单元和继电器，负极接地；电控单元电源正极输入端连接蓄电池正极，电源负极输入端接地，电控单元的开关驱动端连接继电器86触点；继电器30触点及85触点分别与蓄电池正极连接，继电器87触点与电热塞正极连接；电热塞负极接地。

所述蓄电池为车用起动型蓄电池，能够为系统工作提供电能；所述蓄电池同时相当于传感器，系统工作过程中电控单元持续监测蓄电池两端的电压信号；

所述电控单元为汽车发动机电控单元，具有电热塞控制与诊断功能，用于控制电热塞工作、采集蓄电池电压并对电热塞故障进行诊断，同时电控单元还能够采集汽车点火开关、发动机状态和汽车运行环境参数；

所述继电器为车用继电器，用于控制电热塞工作，避免电热塞工作电流过大损坏开关设备；

所述电热塞为汽车进气道预热塞，用于加热进气，提高汽车冷启动性能。

如图3所示，一种汽车电热塞故障诊断系统的检测方法，其特征是：通过电控单元测量继电器接通前后蓄电池两端的电压，并计算继电器接通前后蓄电池电压变化的幅值；再将蓄电池电压变化幅值与设定的阈值做比较，来诊断电热塞的故障。

图4为本实施例中对两只不同状态的电热塞的诊断过程，分别将1只完好的电热塞和1只损坏的电热塞按照图2所示进行连接，并按照图3所示步骤进行诊断，记录诊断过程中的电压变化。

对完好的电热塞诊断步骤与过程如下：

(1)系统上电，当汽车点火开关从off档转换为on档，此时系统上电；

(2)条件判断：判断逻辑为，检测蓄电池电压，当蓄电池电压低于12v时，则认为蓄电池电量不足或负载较大，不进行诊断；当蓄电池电压高于13.5v时，则认为发电机处于工作状态，不进行诊断；当起动机等大功率用电设备工作时，不进行诊断；当不存在上述限制条件时，则进行诊断；本实施例中测量得到蓄电池电压为12.6v，且没有起动机等大功率用电设备接通信号，故判断可以进行诊断；

(3)开始诊断：记录0.2s内的蓄电池电压，并进行均值处理，得到的蓄电池电压为12.6v；接通电热塞，记录电热塞打开后0.2s内的蓄电池电压，进行均值处理，得到的蓄电池电压为11.1v；关闭电热塞；

(4)差值计算：将打开电热塞前后的蓄电池电压均值进行比较，计算差值，差值为1.5v；

(5)确定阈值：阈值的确定原则为，根据蓄电池电压、环境温度参数，确定阈值；当蓄电池初始电压较高时，蓄电池实际容量较大，蓄电池内阻较小，电热塞接通后电压差值较小，阈值应相应减小，反之电压阈值应增大；环境温度较低时，蓄电池内阻较大，阈值应相应增大，反之阈值应减小；经过试验标定，确定在蓄电池电压12.6v，环境温度为25℃时，阈值为1.1v。

(6)诊断判定：判定原则为，将蓄电池电压差值与阈值进行比较，当差值大于阈值，则判定为完好；当差值小于阈值，则判定为故障；由于差值为1.5v，阈值为1.1v，差值大于阈值，因此诊断为电热塞完好。

(7)故障处理：处理方法为，电热塞完好时，无需处理；当电热塞故障时，需要向发动机在线诊断(obd)系统上报故障；因此该实施例中无需进一步处理；

(8)诊断结束：完成上述步骤后，诊断结束。

对故障的电热塞诊断步骤与过程如下：

(1)系统上电，当汽车点火开关从off档转换为on档，此时系统上电；

(2)条件判断：判断逻辑为，检测蓄电池电压，当蓄电池电压低于12v时，则认为蓄电池电量不足或负载较大，不进行诊断；当蓄电池电压高于13.5v时，则认为发电机处于工作状态，不进行诊断；当起动机等大功率用电设备工作时，不进行诊断；当不存在上述限制条件时，则进行诊断；本实施例中测量得到蓄电池电压为12.6v，且没有起动机等大功率用电设备接通信号，故判断可以进行诊断；

(3)开始诊断：记录0.2s内的蓄电池电压，并进行均值处理，得到的蓄电池电压为12.6v；接通电热塞，记录电热塞打开后0.2s内的蓄电池电压，进行均值处理，得到的蓄电池电压为12.1v；关闭电热塞；

(4)差值计算：将打开电热塞前后的蓄电池电压均值进行比较，计算差值，差值为0.5v；

(5)确定阈值：阈值的确定原则为，根据蓄电池电压、环境温度参数，确定阈值；当蓄电池初始电压较高时，蓄电池实际容量较大，蓄电池内阻较小，电热塞接通后电压差值较小，阈值应相应减小，反之电压阈值应增大；环境温度较低时，蓄电池内阻较大，阈值应相应增大，反之阈值应减小；经过试验标定，确定在蓄电池电压12.6v，环境温度为25℃时，阈值为1.1v。

(6)诊断判定：判定原则为，将蓄电池电压差值与阈值进行比较，当差值大于阈值，则判定为完好；当差值小于阈值，则判定为故障；由于差值为0.5v，阈值为1.1v，差值小于阈值，因此诊断为电热塞故障。

(7)故障处理：处理方法为，电热塞完好时，无需处理；当电热塞故障时，需要向发动机在线诊断(obd)系统上报故障；因此该实施例中向obd系统上报故障，obd系统产生故障代码，并点亮故障灯，提醒驾驶员进行维修；

(8)诊断结束：完成上述步骤后，诊断结束。

在上述实施例中，单个电热塞的诊断持续时间约为0.5s。

系统工作原理是，当电热塞正常工作时，电路中产生较大电流，而蓄电池具有内阻，在蓄电池内部产生电压降，从而降低蓄电池输出电压。当电热塞失效时，工作电流降低，造成的电压降减小，因此蓄电池电压变化幅值较小。

系统工作过程中，蓄电池电压降低的幅值与蓄电池内阻、发电机及其他用电设备是否工作有关，因此在确定电压降低阈值时，应根据上述参数进行修正，或在上述参数处于一定条件下时进行诊断，以确保诊断精度。

上述参照实施例对该一种汽车电热塞故障诊断系统及诊断方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。