專利名稱：一種汽車柴油發(fā)動機的故障診斷儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于汽車電子技術領域，用于監(jiān)測柴油發(fā)動機汽車的故障，顯示和修改車輛數(shù)據，為一種汽車柴油發(fā)動機的故障診斷儀。
背景技術：
在我國經濟保持快速穩(wěn)定發(fā)展的環(huán)境下，汽車產業(yè)已經迎來一個嶄新的發(fā)展階段。家用轎車正大規(guī)模地進入家庭，與以往小型汽車主要使用汽油作為動力來源不同，由于柴油車的扭矩大、省油、維修方便，大型汽車、公交車、部分SUV和轎車使用柴油作為動力來源，修車也已成為與人們生活密切相關的熱點問題。為滿足人們修車需要，汽車維修正從數(shù)量型向質量型發(fā)展，為人們提供高質量的維修服務，隨著汽車融入我們的生活和工作，車輛的故障診斷已成為當前工業(yè)界和學術界研究和開發(fā)的熱點問題。然而，隨著汽車電子控制技術在汽車上的廣泛應用，汽車上的電控單元ECU (Electronic Control Unit)、SCR后處理尿素溶液噴射控制單元DCU及電子元件越來越多，汽車控制系統(tǒng)的高度電子化，汽車電控系統(tǒng)的日趨復雜，再加上近些年來國際上對于汽車尾氣排放標準的不斷提高，汽車尾氣后處理系統(tǒng)不可或缺，給汽車維修工作帶來了越來越多的困難，對汽車維修技術人員的要求越來越高，對汽車ECU故障監(jiān)測與維修所需設備的要求也越來越高。雖然國內外在汽車診斷與維修系統(tǒng)方面的開發(fā)已逐漸增多，但是國內汽車維修業(yè)仍然存在著以下問題:故障監(jiān)測維修設備大部分采用國外設備，而且設備基本上都是英文操作界面并大量使用了極其專業(yè)的英文縮寫詞，未經特殊培訓的檢修人員無法使用國外復雜的監(jiān)測設備。在目前的現(xiàn)代汽車中，均采用了一定數(shù)量的E⑶和D⑶，這種采用了 E⑶和D⑶的汽車中分布著大量的傳感器和各種執(zhí)行裝置且具有一定的故障自診斷功能。ECU以及DCU能在汽車運行過程中不斷監(jiān)測電子控制系統(tǒng)各組成部分的工作情況，如有異常，根據特定的算法判斷出具體的故障，并以代碼形式存儲下來，同時啟動相應的故障運行模塊，使有故障的汽車能夠及時得到修理，維修人員可以利用汽車故障自診斷功能調出故障碼，快速對故障進行定位和修復。為了生產和維修的方便，汽車生產商在這些具有ECU和DCU的汽車中加入了專門的通信接口作為汽車診斷接口。通過該汽車診斷接口，可以融合相應的汽車診斷協(xié)議開發(fā)用于各類型的汽車故障診斷設備。而在現(xiàn)有的診斷設備或診斷系統(tǒng)中，大多為嵌入式診斷設備，且普遍存在以下問題:I)診斷協(xié)議單一:針對于診斷協(xié)議，各個電控廠商均制定自己專用的診斷協(xié)議，專用于自己專屬的電控單元，一種診斷設備只能用于同一種電控單元的診斷。一般診斷設備只支持單一診斷協(xié)議且不具有升級擴充診斷協(xié)議功能。2)診斷接口兼容性差:現(xiàn)有診斷設備大多只有K總線接口或只有CAN總線接口，且采用RS232接口與上位機通信，而現(xiàn)在很多筆記本電腦都摒棄了串口，而改用USB接口，支持熱插拔。3)幾乎沒有支持DCU故障診斷功能:隨著國4排放標準的公布，汽車尾氣排放也 成為了一項重要的指標，因此故障診斷儀增加支持D⑶的功能顯得迫在眉睫。
發(fā)明內容本實用新型要解決的問題是:提供一種用來監(jiān)測汽車故障，顯示和修改車輛數(shù)據參數(shù)的汽車診斷設備，以解決現(xiàn)有汽車診斷設備的診斷協(xié)議單一、診斷接口兼容性差、不支持后處理系統(tǒng)的問題。本實用新型的技術方案為:一種汽車柴油發(fā)動機的故障診斷儀，包括通用數(shù)據診斷接口 OBD、USB接口和主板電路，數(shù)據診斷接口 OBD與汽車的電控單元E⑶以及SCR后處理尿素溶液噴射控制單元D⑶連接，USB接口與診斷計算機連接；主板電路包括CAN總線接口單元、K線接口單元、ARM7核心處理器和串口轉USB接口單元，數(shù)據診斷接口 OBD分別通過CAN總線接口單元和K線接口單元連接至ARM7核心處理器，ARM7核心處理器通過串口轉USB接口單元連接USB接口。主板電路還設有電源監(jiān)測與管理單元和固件下載接口，電源管理與監(jiān)測單元、固件下載接口分別連接ARM7核心處理器。 汽車故障診斷儀簡稱OBDII，本實用新型的接口部分包括汽車OBD專用接口和USB接口，建立了一條診斷計算機到汽車E⑶和D⑶的數(shù)據通信的全雙工通路。其中CAN總線接口單元負責將ECU和DCU發(fā)上來的CAN報文中有用的數(shù)據提取出來發(fā)送給ARM7核心處理器，同時也能夠將ARM7核心處理器要發(fā)送的數(shù)據打包成符合CAN報文的格式發(fā)送到CAN總線上去。K線接口單元的功能與CAN總線接口單元類似。電源監(jiān)測與管理單元負責實時監(jiān)控主板電路的電源，通過LED雙色指示燈顯示，若發(fā)現(xiàn)電源電壓過低，則通知ARM7核心處理器將重要信息保存下來同時復位處理器芯片。USB接口單元負責將ARM7核心處理器已經處理過的有用數(shù)據通過串口轉USB接口單元轉換成USB信號，通過標準USB線與診斷計算機進行通信。固件下載接口為聯(lián)合測試工作組JTAG接口，用于ARM7核心處理器的程序更新。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:1、本實用新型采用K線接口和CAN通訊一體化的設計思路及信息統(tǒng)一化傳輸?shù)姆椒ㄊ沟盟軌蛑С侄喾N診斷協(xié)議，所能夠支持的診斷協(xié)議包括:IS015031、IS014230、IS015765、SAEJ1939。支持的發(fā)動機E⑶、D⑶類型包括電裝、博世、凱龍等，有效解決當前的一般診斷設備只支持單一診斷協(xié)議類型、單一發(fā)動機類型的缺點。2、本實用新型留有JTAG固件下載口，可以更新固件，在現(xiàn)有的診斷協(xié)議基礎上可升級擴展其他車型采用的診斷協(xié)議，有效解決當前一般診斷設備不具有升級擴充診斷協(xié)議功能的缺點。3、本實用新型采用USB通信接口，完成K線信號、CAN總線信號向USB通信格式的轉換。有效解決當前一般診斷設備診斷接口單一，兼容性差的缺點。

圖1為本實用新型結構示意圖。圖2為本實用新型CAN總線接口單元數(shù)據收發(fā)電路框圖。圖3為本實用新型K線接口單元數(shù)據收發(fā)電路框圖。[0019]圖4為本實用新型數(shù)據診斷接口 OBD引腳圖。圖5為本實用新型電源管理與監(jiān)測單元電路的電路圖。圖6為本實用新型串口轉USB電路的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步描述。如圖1所示為本實用新型車載診斷儀的結構示意圖，包括通用數(shù)據診斷接口 0BD、USB接口和主板電路，數(shù)據診斷接口 OBD與汽車的電控單元E⑶以及SCR后處理尿素溶液噴射控制單元D⑶連接，USB接口與診斷計算機連接；主板電路包括CAN總線接口單元、K線接口單元、ARM7核心處理器和串口轉USB接口單元，數(shù)據診斷接口 OBD分別通過CAN總線接口單元和K線接口單元連接至ARM7核心處理器，ARM7核心處理器通過串口轉USB接口單元連接USB接口。主板電路還設有電源監(jiān)測與管理單元和固件下載接口，電源管理與監(jiān)測單元、固件下載接口分別連接ARM7核心處理器。OBD接口可以直接插在汽車的E⑶或者DCU的診斷口上，本故障診斷儀支持熱插拔。USB接口可以同診斷計算機進行連接，從而建立一條診斷計算機到汽車E⑶和D⑶的數(shù)據通信的全雙工通路。本實用新型的ARM7核心處理器可采用LPC2109芯片，串口轉USB接口單元可采用FT232RL 芯片。如圖2所示為CAN總線接口單元的CAN總線數(shù)據收發(fā)電路框圖，CAN總線接口 1，掛接在汽車系統(tǒng)的CAN總線上，CAN總線數(shù)據是由一對差分信號線傳輸?shù)?。CAN總線收發(fā)器2能夠在相對惡劣的工作環(huán)境下保證數(shù)據傳輸?shù)目煽啃?，是?jié)點器件與CAN總線之間唯一的接口，CAN總線收發(fā)器2與ARM7核心處理器通信的一端有輸入RXD和輸出TXD兩個端口，能夠將E⑶和D⑶發(fā)往CAN總線上的數(shù)據接收下來，并且通過輸出TXD 口經過隔離電路3連接到ARM7核心處理器的內部CAN控制器5的輸入口上，同時也能夠將ARM7核心處理器的內部CAN控制器5輸出的經過隔離電路4的數(shù)據掛到CAN總線上，供E⑶和D⑶接收。如圖3所示為K線接口單元的K線數(shù)據收發(fā)電路框圖，從E⑶發(fā)送上來的數(shù)據通過K總線接口 6經過電壓比較器7輸入至ARM7核心處理器8的I/O 口，從ARM7核心處理器8輸出的數(shù)據經過電壓比較器9，再通過K總線接口掛6接到K總線上，供E⑶接收。本實用新型實際工作中，ARM7核心處理器首先監(jiān)測K總線上的電壓，如果監(jiān)測到K總線上存在電壓，則認為OBDII連接的設備為K總線設備，則OBDII使用集成K總線協(xié)議建立診斷計算機與汽車的ECU/DCU之間的通信；反之，若監(jiān)測到K總線上電壓一段時間內保持為零，則認為OBDII連接的設備為CAN總線設備，則OBDII使用集成CAN總線協(xié)議建立診斷計算機與汽車的ECU/DCU之間的通信。如圖4所示為本實用新型OBD接口引腳圖，從圖中可以看出CAN總線和K線同時接到OBD接口上。OBD接口的管腳分別為CAN總線中的CANH和CANL信號線，以及K總線的信號線。如圖5所示為電源管理與監(jiān)測單元，正常情況下電源電壓正常，診斷儀中整個系統(tǒng)也是工作在正常的數(shù)據收發(fā)狀態(tài)，一旦電源電壓突降，則通過電源監(jiān)測電路可以告知ARM7核心處理器，處理器在極短的時間內可以將重要信息保存在EEPROM中，同時復位整個系統(tǒng)。[0030]如圖6所示為本實用新型串口轉USB電路，主要功能為將串口數(shù)據通過轉換芯片變換為USB數(shù)據，以便與計算機相連接。
權利要求1.一種汽車柴油發(fā)動機的故障診斷儀，其特征是包括通用數(shù)據診斷接口 OBD、USB接口和主板電路，數(shù)據診斷接口 OBD與汽車的電控單元ECU以及SCR后處理尿素溶液噴射控制單元D⑶連接，USB接口與診斷計算機連接；主板電路包括CAN總線接口單元、K線接口單元、ARM7核心處理器和串口轉USB接口單元，數(shù)據診斷接口 OBD分別通過CAN總線接口單元和K線接口單元連接至ARM7核心處理器，ARM7核心處理器通過串口轉USB接口單元連接USB接口。
2.根據權利要求1所述的一種汽車柴油發(fā)動機的故障診斷儀，其特征是主板電路還設有電源監(jiān)測與管理單元和固件下載接口，電源管理與監(jiān)測單元、固件下載接口分別連接ARM7核心處理器。
專利摘要一種汽車柴油發(fā)動機的故障診斷儀，包括通用數(shù)據診斷接口OBD、USB接口和主板電路，數(shù)據診斷接口OBD與汽車的電控單元ECU以及SCR后處理尿素溶液噴射控制單元DCU連接，USB接口與診斷計算機連接；主板電路包括CAN總線接口單元、K線接口單元、ARM7核心處理器和串口轉USB接口單元，數(shù)據診斷接口OBD分別通過CAN總線接口單元和K線接口單元連接至ARM7核心處理器，ARM7核心處理器通過串口轉USB接口單元連接USB接口。本實用新型用來監(jiān)測汽車故障，顯示和修改車輛數(shù)據參數(shù)的汽車診斷設備，解決了現(xiàn)有汽車診斷設備的診斷協(xié)議單一、診斷接口兼容性差、不支持后處理系統(tǒng)的問題。
文檔編號G01M15/04GK202974664SQ20122063773
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權日2012年11月27日
發(fā)明者秦文虎, 蘇國輝 申請人:南京直覺科技有限公司