车载诊断系统OBD简介(汽车技术研究中心)

车载诊断系统OBD简介2005－04－26中国汽车技术研究中心OBD•OBD:OnBoardDiagnostic•现在叫DMS:DiagnosticsModelSystem主要内容•车载诊断系统的定义和功能•车载诊断系统的产生和应用•车载诊断系统监控内容和方法•欧美OBD内容的差别•OBD与在用车排放管理•车载诊断系统的技术发展车载诊断系统定义指排放控制用车载诊断（OBD）系统。它必须具有识别可能存在故障的区域的功能，并以故障代码的方式将该信息储存在电控单元存储器内。注：故障•指排放有关的部件或系统失效污染物超过OBD的限值•OBD系统不能满足基本诊断要求车载诊断系统OBD功能•监控故障的发生•记录故障信息•故障提示和输出OBD的作用•OBD系统随时监测零部件和系统的故障，保证车辆在使用中排放不超过OBD法规的要求•OBD系统会持续监测排放的劣化过程，大幅减少由于故障造成的排放超标•利用OBD系统的监测信息，简化车检和维修的程序，从而减少故障发生和维修之间的间隔时间•OBD的实施可保障汽车污染控制装置的生产一致性，减少零部件和系统的散差，提高零部件和系统的耐久性。OBD的故障提示灯（MIL）标准诊断插座（StandardDiagnosticSocket)OBD技术的产生和应用•OBD产生最早起源于美国八十年代电子技术汽车A/F反馈控制：O2传感器故障导致排放超标用户难于发现这些故障需要相关技术措施来保障通过恰当方式提示驾驶员这些失效或故障技术措施OBD的发展1988909294969820000204050810美国OBD-IOBD-II附加要求欧盟无要求等效OBD-II限值标准改变EUIIIEUIV日本无要求等效于修改的OBD-I先进OBD各国OBD系统应用我国将在三阶段以后排放法规中等效采用欧洲法规的OBD系统的相关规定OBD系统监测的内容（主要）•催化转化器效率•颗粒捕集器效率•氧传感器劣化•发动机失火•蒸发排放控制系统•燃油系统•EGR等1.催化器效率的监控方法：采用双氧传感器原理：•氧传感器的信号幅值变化•氧传感器的信号变化的时间延迟变化监控催化器的储氧能力（OSC）对催化器的催化效率进行间接判断ECU诊断电路Pre-O2Rear-O2CATLargeSmallSmallLargeHC转化效率OSC通过比较上下游氧传感器的电压的幅值和频率，来判断催化器的储氧能力2.氧传感器的监控——劣化•氧传感器的监控响应速度监控输出电压监控3.失火监控•通过监测发动机转速的不均匀性，判断失火的存在•失火气缸特征和失火模式判断•通过曲轴转角周期进行数学处理，生成诊断参数•诊断参数大于某一特定值时，判断为失火并且开始计数•失火判断：当失火计数器在大于某特定基准值时，判断为失火监控故障欧美OBD法规的内容和差别•检查项目检查项目美国欧洲催化器效率降低√√氧传感器失效√√失火√√蒸发系统泄漏√电路完整性排放相关的部件系统的电路完整性√√燃油系统√√以下为自己摘抄的内容注意事项•欧III的实现一定要有OBDII才能保证，装备OBDI的欧III车辆只是在某个行驶工况汽车达到欧III限值而已。•OBD有两种标准，SAE的美国版的OBD，ISO欧洲版的E－OBD（相比较是没有EVAP泄漏测试要求）。•欧IV对EOBD的要求与欧III相同，欧V对EOBD的要求还要增加对三元催化器NOX转化率劣化的检测OBDⅱ监视排放控制系统效率的目标•OBDⅱ监视排放控制系统效率的目标是：随着汽车运行中效率的降低，根据联邦测试步骤，当汽车排放水平已达到新车排放标准的1．5倍时，点亮故障灯并存贮故障码。•OBDⅱ还要求配置某些附加的传感器硬件，例如附加的加热氧传感器，装在催化转换器排气的下游。采用更精密曲轴或凸轮轴位置传感器，以便更精确地检测是否缺火，全部车型配置一个新的16针诊断接口。专门设置的运行条件监视序列检测其故障•OBDⅱ标准要求发动机管理系统对每一受监视的电路，根据专门设置的运行条件如暖机周期、驱动周期、OBDⅱ行程、OBDⅱ驱动周期和相似条件等，在监视序列检测其故障，位置故障代码，点亮和熄灭故障灯，以及消去故障代码。•如计算机可在减速时打开或关闭EGR阀，并监视MAP传感器，以观察EGR阀是否在工作；或在巡航时，计算机打开或关闭碳罐净化，以观察氧传感器的信号，这样就可以同时测试两个部件。四气体(HC、CO、氧气和二氧化碳)或五气体(外加NOx)红外线式尾气分析仪•有效的故障排除方法是同时使用扫描工具和四气体(HC、CO、氧气和二氧化碳)或五气体(外加NOx)红外线式尾气分析仪。这样可对传感器信号或计算机命令信息与实际尾管的排气相比较，看看这些读数的逻辑结果是否合理。典型的装备OBDII的车辆具有以下特点：•.氧传感器通常是加热型氧传感器。附加的氧传感器位于催化转换器的下流。上下流的氧传感器组合起来对催化转换器的净化率进行监控，同时对燃油控制进行补偿。•具有32位处理器的强功能的传动系控制模块PCM，应OBDII的需要，增加了1.5万个新的标定常数。•带有EEPROM的PCM，使其中的软件可重新编程，通过终端接口及外部计算机可对其重新写入新版的软件。•改进的燃油蒸发污染控制系统，常有用于清洁目的诊断开关；或增强的燃油蒸发（EVAP）系统，带有一个排气电磁阀，一个燃油箱压力传感器和一个诊断测试装置。•增强的EGR系统，带有一个电子控制的线性EGR阀和一个针阀位置传感器，实现对EGR量的更精确监控。•燃油喷射方式由多点序列喷射（SFI）取代了普通多点喷射（MPI）和单点喷射（TBI）。•MAP传感器和MAF传感器同时使用，更精确地监测发动机负载和空气流量。随机缺火故障码•随机缺火故障码，这通常是由以下原因造成的：真空泄漏、燃油压力低、喷油嘴脏或点火问题等。OBDII自诊系统能跟踪缺火直至个别缸，缺火率在2%以下为正常。但若汽油中有水或其它原因造成的汽油品质下降，会导致缺火率超过限值而触发故障码。OBDII将故障码分为A、B、C和D四种类型•为了减少MIL灯点亮的机会，OBDII系统设计规定如下，某一类故障需要在相同的行驶工况下探测到两次，MIL灯才能点亮。而另一类（那些能立即引起排放明显增加的）故障，则只需探测到一次，MIL灯立即点亮。所以，在进行故障诊断时，应分清故障码类型。OBDII将故障码分为A、B、C和D四种类型。OBDIIAB故障码•A类故障码是最严重的一类，只发生一次，就触发MIL灯。为了诊断方便，当A类故障码被设置时，OBDII系统同时还储存了一个历史故障码，失效记录和一帧现场数据。•B类故障码是次严重的一类排放问题。在MIL灯点亮之前，这类故障应在两次连续的行驶过程中都至少发生一次。若在一次行驶过程中发生，而在下一次行驶过程中没有发生，则该故障的码还未“成熟”，MIL灯不点亮。当MIL灯点亮的条件满足时，所储存的历史故障码、失效记录和一帧现场数据与触发A类故障码时完全相同。•上文提到的行驶过程（或循环）不只是一次点火循环，而是一次暖机循环，即起动发动机，行驶车辆让冷却液温度升高至少22℃（如果起动时温度低于72℃）。C类和D类故障码•一旦A类或B类故障码己设置，只有在通过了三次连续的行驶过程的OBDII系统自诊断后，MIL灯才会熄灭。如果故障涉及到象P0330随机缺火或燃油平衡问题，那么只有当OBDII系统通过在与触发故障码时相同的工况（允许误差：发动机转速=375r/min，负荷=10%）下的自诊后，MIL才会熄灭。如果问题仍然存在，用人为的方式，如果用解码器或给PCM断电，清除故障码，MIL还会重新点亮。•若将一个传感器有意断开，MIL灯不一定会点亮，这取决于这个传感器影响排放的程度（优先级）和OBDII自诊所需的行驶循环数。•C类和D类故障码与排放问题无明显关系。C类故障码点亮MIL灯（或其它报警灯），但D类故障码不点亮MIL灯。OBDII测试循环•当一个排放问题“修复”之后，需要进行OBDII测试循环。•OBDII测试循环的目的是便PCM运行全部OBDII自诊程序，使所有系统状态复位。•维修后的OBD测试循环检验•OBD的测试模式和测试循环•OBD对失火等系统的监控方法•OBD车辆故障诊断流程维修后的OBD测试循环检验•OBDII测试循环从冷起动开始，冷却液温度低于50℃，而且冷却液与空气的温度差在6℃之内。在冷起动之前，应先将点火开关置于开位置，使加热型氧传感器达到其工作温度。•a.发动机起动后，在怠速状态打开空调和后除霜器2.5min。OBDII检查氧传感器加热电路，空气泵和EVAP净化。•b.关闭A/C和后除霜器，加速至88km/h，节气门保持半开。OBDII检查点火缺火，燃油调整和炭罐净化。•c.保持88km/h的稳态速度3min。OBDII检查EGR、空气泵、氧传感器和炭罐净化。•d.减速至32km/h，不踩制动和离合器踏板。OBDII检查EGR和净化功能。•e.再加速至88-96km/h，节气门开度为3/4。OBDII再次检查缺火，燃油调整和净化功能。•f.保持88-96km/h稳态速度5mm。OBDII检查催化转换器效率、缺火、EGR、燃油调整、氧传感器和净化功能。•g.减速（方式同d）至停车不踩制动踏板。OBDII最后检查EGR和炭罐净化。输入信号电路按使用情况的分类•（１）描述各电控总成工况参数的信号•如电控发动机的冷却水温度信号，这类信号的特点是各信号的数值都有正常的工作范围，因此确认此等输入信号值是否正常，即可判定此信号是否有故障。•（2）描述汽车操作情况的信号•凡可由驾驶员直觉判断是否有故障的，如点火开关信号、空调开关信号等等，自诊断系统并不对其进行诊断。•3）来自相关电控系统的信号输出控制电路的监测•输出控制电路可分为开环和闭环2类。属于闭环控制的有氧传感器电路和点火器控制电路。闭环控制的电路有信号反馈，一旦发生故障，电控单元就能很快确认；开环控制的电路无信号反馈，其输出控制电路若发生故障，电控单元只有通过对各种输入信号进行判断才能确认故障，其他电路的故障自诊断系统无法确认电控单元对自身的监测•在监控回路内设有监视时钟，按时对电控单元进行复位。当电控单元发生故障时，程序不能正常执行，时钟就不能使电控单元复位，造成溢出，据此即判为故障，故障保险系统•由于发动机工作时，如果点火系统发生故障，便会使未燃烧的混合气进入排气装置和排气管道。排气净化装置中的催化剂温度就会大大超过允许值。同时，未燃烧的混合气在排气管内集聚过多，还会引起排气系统的爆炸。为此，采用故障保险系统，当ECU接收不到点火确认信号后，立即切断燃油喷射系统电源，停止燃油的喷射。OBD-Ⅱ的11种监控•OBD-Ⅱ可以对发动机进行激活测试和连续测试，我们可以称之为监控。它有11项精确的监控测试，其中有3项监控能够连续监控发动机的工况，如对失火检测、燃油系统和大部分的元件监控。还有8项非连续监控，如对触媒系统监控、加热式触媒监控、空调系统监控、油气蒸发系统监控、二次空气喷射监控、氧传感器监控、氧传感器加热器监控、废气再循环系统监控。测试状态•准确的激活测试要求车达到与该系统相应的工作状态，如爆震传感器不能在怠速时进行测试，氧传感器不能在减速状态下进行测试。检查项目美国欧洲颗粒捕集器√√EGR√√二次空气喷射√√温控器√×PCV阀（曲轴箱压力控制阀）√×续表OBD限值的差别美国欧洲排放限值×1.5排放限值＋固定偏差电路故障超过OBD规定限值相同确认输出部件动作无续00.20.40.6EUROIIIEUROIVTHCg/kmOBD限值排放限值00.10.2TLEVLEVIIULEVIISULEVTHCg/mileOBD限值排放标准限值EUROIII/EUROIV的OBD限值标准：排放标准限值＋偏差值USA-Cal：排放标准限值×1.5（排放控制有关的系统和部件）排放标准限值×1.75（仅催化器OBD一项）欧洲美国欧洲OBD限值规定COTHCNOxEUROIII2.30.20.15OBD3.20.40.6EUROIV10.10.08OBD1.9