一种电控汽油喷射发动机氧传感器故障发生方法及装置

摘要

本发明涉及一种电控汽油喷射发动机氧传感器故障发生方法及装置，其特点是断开氧传感器与ECU之间的连接，在氧传感器与ECU之间设置一个氧传感器故障发生装置，氧传感器输出信号不输入ECU而直接输入到氧传感器故障发生装置中，氧传感器故障发生装置使用A/D转换器对氧传感器信号进行采样，对此信号叠加上电压偏移信号和响应延迟信号，使之产生氧传感器故障，然后利用D/A转换器将此处理后的信号输出给ECU。本发明由于采用断开氧传感器与ECU之间的连接，在氧传感器与ECU之间设置一个氧传感器故障发生装置，使得电喷发动机产生氧传感器上限电压偏移、下限电压偏移和响应延迟的故障，便于OBD系统的开发和验证。

说明书

                    技术领域

本发明属于一种电控汽油喷射发动机(以下简称电喷发动机)测试仪器，尤其是一种电控汽油喷射发动机氧传感器故障发生方法及装置。

                    背景技术

在电控汽油喷射发动机中OBD系统对电喷发动机氧传感器信号进行检测，一旦发现电喷发动机氧传感器信号不正常且影响排放时，OBD系统将会报警。

在以下两种场合下，需要使电喷发动机的氧传感器产生故障：一)在开发OBD系统的氧传感器信号监测功能时需要发动机要有氧传感器故障现象。二)在验证新车或在用车的OBD系统是否有效检测发动机氧传感器故障时，也需要使发动机产生定量的氧传感器故障。这些故障很难在一台新发动机上产生，且难以产生定量的氧传感器故障。

                    发明内容

本发明的目的是提供一种电控汽油喷射发动机氧传感器故障发生方法及装置，它可使电喷发动机产生氧传感器上限电压偏移、下限电压偏移和响应延迟的故障，便于OBD系统的开发和验证，以克服上述的不足。

为了实现上述目的，本发明所采用的方法是：断开氧传感器与ECU(电控单元)之间的连接，在氧传感器与ECU(电控单元)之间设置一个氧传感器故障发生装置，氧传感器输出信号不输入ECU而直接输入到氧传感器故障发生装置中，氧传感器故障发生装置对信号进行处理后使用A/D转换器对氧传感器信号进行采样，对此信号在上位机中叠加上电压偏移信号和响应延迟信号，使之产生氧传感器故障的模拟信号，然后利用D/A转换器将此处理后的信号输出给电喷发动机ECU。

上述氧传感器故障发生装置由输入信号处理单元，数据采集卡和上位机构成，其中输入信号处理单元接收来自氧传感器的输出信号，其输出与数据采集卡的数据输入端相连，上位机与数据采集卡相互连接，由上位机对数据采集卡中所接收到的氧传感器的输出信号进行叠加上电压偏移信号和响应延迟信号，处理后的信号经数据采集卡的数据输出端给发动机ECU。

上述输入信号处理单元主要采用仪表放大器AD625芯片，数据采集卡采用USB7335A，氧传感器输出信号的正负极分别连接仪表放大器UA1的1脚和16脚，信号处理电路的输出信号正极为第10脚，负极为仪表放大器UA1的第7脚，处理后的输出信号直接与数据采集卡的任意一通道连接，负极连接数据采集卡的模拟地。

本发明由于采用断开氧传感器与ECU之间的连接，在氧传感器与ECU之间设置一个氧传感器故障发生装置，使得电喷发动机产生氧传感器上限电压偏移、下限电压偏移和响应延迟的故障，便于OBD系统的开发和验证，其中包括：故障模拟器、线束、劣化程序。

                    附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明与发动机点火系统的接线图。

图3为本发明的输入信号处理单元电路原理图。

图4为本发明实现的氧传感器信号上限电压偏移故障现象图。

图5为本发明实现的氧传感器信号下限电压偏移故障现象图。

图6为本发明实现的氧传感器信号响应延迟故障现象图。

图2中：1、2-加热线、3、4-信号线。

                    具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

根据图1，图2，氧传感器故障发生装置安装在氧传感器和电控单元ECU之间，氧传感器加热线1、2仍然与ECU相连，故障发生装置不对加热线进行控制。氧传感器信号输出线3、4输入到故障发生装置的输入信号处理单元中进行滤波处理，然后信号输入到数据采集卡，数据采集卡的AD模块将信号转换为数字量信号经过通讯接口传递给计算机，计算机对采集的数字量信号进行标度转换、电压偏移处理和响应延迟处理后，输出到数据采集卡的DA转换模块转换为模拟量输出给电喷发动机的ECU。

图3显示的是输入信号的连接方法，输入信号的正负极分别连接仪表放大器UA1的1脚和16脚。图中为一种差动输入接法，即氧传感器信号的负极并不与ECU地线连接，而是差动输入到UA1中。这可以降低氧传感器信号在传递中的共模干扰。此电路的增益为1，电阻Ra01，Ra02和Ra1的接法及大小来自于AD625的数据页中的数据。输出信号正极为UA1第10脚，负极为UA1第7脚。处理后的输出信号直接与数据采集卡相连，正极与数据采集卡的任意一通道连接，负极连接数据采集卡的模拟地。数据采集卡采用包含A/D转换，D/A转换模块系统的USB7335A。

根据图1，图2，图3，数据采集卡通过AD转换采集的信号是实际的氧传感器信号，并未叠加入故障信号，故障信号在计算机中叠加。

图4显示的是本发明实现的氧传感器信号上限电压偏移故障现象图，图中细线为采集的氧传感器信号，粗线为经处理后输出的模拟氧传感器信号。在产生图4所示故障时，以0.1V为基点，对输入信号乘以一个缩减系数，就可使输入信号电压在0.1V时计算的输出信号发生的偏移量为0，信号电压与0.1V的差别越大，则计算的输出信号发生的偏移量越大，从而实现上限电压偏移。

图5显示的是本发明实现的氧传感器信号下限电压偏移故障现象图，图中细线为采集的氧传感器信号，粗线为经处理后输出的模拟氧传感器信号。在产生图5所示故障时，以0.85V为基点，对输入信号乘以一个缩减系数，就可使输入信号电压在0.85V时计算的输出信号发生的偏移量为0，信号电压与0.85V的差别越大，则计算的输出信号发生的偏移量越大，从而实现下限电压偏移。

图6显示的是本发明实现的氧传感器信号响应延迟故障现象图。图中细线为采集的氧传感器信号，粗线为经处理后输出的模拟氧传感器信号。计算机在采集到氧传感器信号后，计算前一段时间t0内采集的氧传感器信号的平均值，然后把此平均值通过数据采集卡的DA模块输出给ECU。更改t0就是更改氧传感器信号的响应延迟量。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。