柴油机用途广泛，是工程机械和各种车辆的主要动力源。国家相关法规对柴油机尾气污染物排放量要求越来越严格，仅凭机内净化技术难以达到尾气排放标准要求，必须采取机内净化技术与后处理技术相结合的措施，方可达到相关法规要求。

    1．开发诊断设备的重要性
    采用选择性催化还原（SCR）技术将是实施我国柴油机国IV排放标准的主要后处理技术。SCR系统主要由催化消声器、尿素罐、尿素喷射计量泵（简称尿素泵）、氮氧化物（NOx）传感器、排气温度传感器、带车载诊断系统（OBD）的尿素喷射控制单元（DCU）、尿素喷嘴、附件（尿素管、线束、油气分离器等）组成。
    SCR系统中，尿素泵和氮氧化物传感器是核心部件，与其他部件相比更易出现故障。柴油机使用前、长期使用后和维修后，如果不能及时将尿素泵、氮氧化物传感器的精度及性能进行检测并处理，可造成选择性催化还原系统停止工作，导致柴油机因扭矩受到限制无法正常运行，还将导致环境污染。
    2008年国家环境保护部发布了《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车车载诊断系统（OBD）技术要求》，该法规明确规定，必须对后处理系统的故障进行实时监测。配合车载诊断系统使用的诊断类型大致有2种：诊断仪和电脑诊断软件。诊断仪一般仅限于故障码与数据的检测提取，不具备分析和判断故障原因及故障部位的功能；电脑诊断软件大都与标定软件集成一体，软件系统庞大，价格昂贵，不适用于车辆的日常保养和检修。
    通过市场调研发现，用户对能独立、方便检测诊断SCR系统故障的设备需求越来越大。但是市面上SCR系统故障检测诊断设备以电脑诊断软件居多，系统复杂、价格昂贵，电脑存在易中毒、易损坏、不防水等问题。
    根据以上情况，笔者开发出能克服以上诸多问题、适用于检测诊断国IV至国VI柴油机SCR系统核心零部件故障的便携式检测诊断箱。

    2．设置检测诊断箱功能
    据调查，目前市场上SCR系统配置的尿素泵主要是依米泰克／格兰富（Emitec/Grundfos）和博世2个品牌，其中依米泰克／格兰富分玉柴版和康明斯版本；氮氧化物传感器主要有玉柴、潍柴、锡柴等品牌使用的通用版和康明斯版。为此，检测诊断箱针对玉柴版和康明斯版进行开发，预留升级接口。通过走访维修单位，参考现有汽车便携式维修设备设计理念、使用方式、布局安排等，对其功能进行了设置，如下所述。
   （1）尿素计量泵
    针对依米泰克／格兰富UDS2.5型尿素泵进行设计，需实现以下8项主要功能：一是检测新尿素泵功能是否止常；二是检测在用尿素泵功能是否正常；三是诊断故障尿素泵故障部位；四是检测修复后的尿素泵工作是否正常；五是模拟传动控制单元／电子控制单元（DCU/ECU）控制尿素泵按流程工作，以及手动强制控制尿素泵工作；六是测试尿素喷嘴雾化效果；七是在电子秤或量筒的配合下，测试尿素泵计量精度；八是清洗尿素泵内部。
   （2）氮氧化物传感器
    针对玉柴版和康明斯版的氮氧化物传感器进行设计，需实现以下7项主要功能：一是检测新购氮氧化物传感器性能是否正常，二是检测氮氧化物传感器的具体故障，三是更换氮氧化物传感器新探头后的匹配检测，四是测量尾气中氮氧化物和氧气浓度，五是控制氮氧化物传感器是否启用加热功能、是否进入测量状态，六是检测氮氧化物传感器测量精度，一七是对于装有2个氮氧化物传感器的柴油机可同步测试其上、下游尾气中的氮氧化物浓度。

    3．检测诊断箱结构
   （1）整体结构
    为了实现上述检测功能，我们对检测诊断箱的整体结构方案进行多次讨论和论证，用三维画图软件（Solid Works）绘制图纸，对触摸屏、电源、面板、信号转换模块、箱体、线束、输入输出接口等进行集成设计，最终确定的整体结构设计方案如下：采用通用可编程控制器（PLC）和触摸屏作为核心硬件，并编写了相关程序。我们开发出的便携式柴油机SCR系统核心零部件检测诊断箱如图1所示。

   （2）硬件设计
    检测诊断箱硬件主要包括电路检测单元和电源转换模块，其中电路检测单元包括控制器、显示屏、尿素泵数据接口、氮氧化物传感器数据接口。主控制器选用三星S3C2416XH-40型芯片；数据存储选用东芝TC58DVG02D5BAI4型模块；CAN控制处理选用飞利浦PCA82C250型芯片；用UART接口连接主控制器；选用7英寸WVGA（800×480）液晶显示屏，同时使用电阻式触摸功能。图2为检测诊断箱的硬件结构。

   （3）软件设计
    根据故障检测基本理论，运用VB basic编程脚木编写触摸屏人机界面程序，包含通讯子程序、尿素泵模块、氮氧化物传感器模块及主控制程序用户显示界面。检测诊断箱软件的总体结构如图3所示。

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