柴油车J1939协议排放污染超标诊断流程和方法（技术开放）

Posted 2020-11-28

随着电控发动机的普及，静液压驱动方式在柴油车、柴油机得到越来越多的应用，电控技术促进了柴油机的自动化和智能化，使设备状态检测变得更加简单，诊断却变得复杂。
在诊断环节中，基础诊断和智慧诊断的区别在于，对多方采集的车辆检测数据，基础诊断由诊断人员分析，智慧诊断则由云计算平台进行分析和大数据案例比对，快速定位故障范围。
当电控系统出现故障时，如何准确锁定故障点、快速排查故障，缩短用户等待时间、降低用户损失，是作为J1939诊断和总线数据应用必须面对和亟须解决的问题。
发动机故障诊断基于SAE J1939协议中的73诊断部分实现其故障代码在CAN总线网络上的传播，ECU控制单元通过CAN总线网络接收发动机发送的故障代码数据，实现发动机故障代码和MIL灯状态的获取。对于车身故障诊断，因为厂家零配件和电控装置不同，故障代码的定义及采用的传输协议会存在差别，基本都是厂家自定义，这是比较复杂的一部分，我们需要获得他们的状态信息，必须通过CAN总线接入，但是要获得诊断信息，还需要进一步的适配和研究。国外相对比较标准，国内就已经傻傻辨识不出来了。
在国六远程OBD环保排放监测系统中，SAE J1939的故障代码由诊断报文发送，这些报文分为两部分组成，第一部分是故障代码MIL，位置是报文数据第一字节，提示有三个选项，停止、警告和保护。第二部分是第三到第六个字节的诊断故障码DTC，包括可以参考编号SPN（19位）、故障类型参数FMI（5位）、SPN转换方式CM（1位）和故障发生次数OC（7位）。根据故障代码中的SPN、FMI的数值就可以锁定发动故障具体器件或者线路以及发生的具体故障类型。
车辆有多个ECU控制单元时，各ECU检测到故障时，会发送各自的诊断报文，可通过发送诊断报文的扩展帧ID源地址进行区分，确定是由哪个控制单元ECU发送的诊断报文。SAE J1939协议已对248个源地址进行定义说明，而对柴油机来说，常用的ECU及其源地址编号如下：0x00代表发动机控制单元，0x03代表传动控制单元，0x21代表车身控制单元。
柴油车排放污染超标诊断流程中会有两个步骤：
一、预诊断环节
预诊断分为两个步骤：获取汽车排放检验过程及结果数据对车辆进行目视检查。主要租用就是排除相对明显和简单的车辆故障。为下一诊断环节做好准备工作，提高诊断效率。
1、获取排放检验数据
检测站可以通过联网、从汽车排放污染维修治理监测系统读取柴油车排放过检过程及结果数据，作为参考。如果检测站无法获得该车排放数据，特别是检验过程数据，根据诊断需要，在完成车辆目视检测后，使用工况法污染物排放检测系统，获得排放检验数据。
2、车辆目视检查
A、检查发动机机油状况，确定机油是否正常、有无乳化现象，并根据需要换机油和机油滤清器，如出现机油故障，需要通过OBD读取相关故障。
B、检查空气滤清器状况，确认滤芯是否破损、堵塞、脏污、并根据需要提示司机注意空气质量及更换空气滤清器。
C、检查发动机进气、排气管路、确认有无老化、破损、脱落、虚接，通过诊断仪系统查看排气进气及加油门测试等。
D、检查柴油机控制配置：是否配备进气增压器、燃料喷射方式、二次空气喷射系统、废气再循环系统、后处理装置。
E、把柴油车打火开关打开，检查车辆诊断系统（OBD），如前段落进行故障诊断，有故障报警的，读取故障码、数据流及报警信息，对存在排放的故障车辆，进行故障修复。
F、启动汽车，检查加速踏板控制是否灵敏、良好，带进气增压的发动机，查看增压器是否正常工作，有无缺缸、烧机油，检查火花塞、高压包，对排气带有明显浓烟的，不允许使用机动车排气分析仪进行排气检测。
G、等待发动机运转到正常工作温度，用OBD系统查看水温、发动机工作温度，有异常的进行相应检修。
二、诊断环节
超标车辆经过预诊断，排除了相对明显和简单的车辆故障后，排放污染物仍然超标的，进入诊断环节，对发动机燃烧状况进行分析，再对后处理装置进行诊断确定车辆故障。
1、燃烧状况分析
柴油机的燃烧状况，反映出其机内净化的性能。压燃式机动车排气分析仪，通过探测排气不透光率，反馈排气中颗粒物的综合浓度，不透光度越高，说明颗粒物越多，柴油发动机燃烧性能越差。
影响柴油机燃烧性能的常见原因有：
A、气缸压力。气门漏气或调整不正确，气门和喷油提前角不正确、凸轮轴凸轮磨损、气缸套或活塞磨损等造成气缸压力异常。
B、进气控制。进气量少、进气增压异常、进气温度过高、排气背压过高等造成进气量异常。
C、燃油喷射。燃油压力不正确、喷油器故障、喷油器未能按净化技术程序进行多段喷油造成混合燃烧不良，空燃比差异大。
D、燃油品质。添加了劣质柴油。
E、EGR系统。未按发动机负荷正常调整废气再循环，废气中冷失效，造成燃烧效率降低，NOx超标。
2、后处理装置
对于捕集PM类型的DCO、POC、DPF，主要从排气背压检测进行诊断，发生颗粒堵塞后，排气背压会升高，对带有压差传感器的车辆，通过压力传感器的数据进行诊断，也可以使用排气背压表测量发动机机的排气背压。
对于选择催化还原NOx的SCR系统，其带有诊断控制单元ECU，可以通过OBD读取故障信息和传感器信号进行检测。如液位传感器故障时，车身控制器其中0xFECA代表实时故障DM1参数组编号，0x21代表由车身ECU控制单元发出的数据，根据解析规则，故障码为SPN96.FMI04即液位传感器断路故障。
SAE J1939是国际通用协议，速锐得采用该协议开发的国六远程OBD在线监测系统，通用性强、灵活性高，可有效缩短汽车诊断应用于环保污染在线监测系统，实现了车身故障与发动机故障诊断的统一。通过在柴油发动机的测试与验证，实现了国六远程OBD在线监测终端对移动源的自我诊断，以及故障点的快速锁定，大大提升了污染防治的效率。