第二代車載診斷系統(tǒng)OBD Ⅱ的特性研究
互聯(lián)網(wǎng) xjm82395219邢 汽車構(gòu)造維修 2008-08-21
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電子技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，除燃料噴射和點(diǎn)火功能等基本功能外，還有車載診斷（OBD）功能，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，故障（MIL）燈或檢查發(fā)動(dòng)機(jī)警告（Check Engine）燈點(diǎn)亮，同時(shí)動(dòng)力總成控制模塊（PCM）將故障信息存入存儲(chǔ)器，通過一定的程序可以將故障碼從PCM中讀出。根據(jù)故障碼的提示，迅速準(zhǔn)確地確定故障的性質(zhì)和部位。有針對(duì)性地去檢查有關(guān)部位、元件和線路，將故障排除。 由于世界各主要汽車廠的OBD系統(tǒng)隨其發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)不同而各不相同，這給售后服務(wù)維修造成較大的不便。更重要的是OBD對(duì)自身的工作狀態(tài)是否達(dá)到原廠技術(shù)要求無法自測(cè)，使得維修后的汽車常常不符合原廠技術(shù)要求。這種現(xiàn)象在我國較為普遍，嚴(yán)重影響了汽車的可靠性和壽命。這種車載診斷系統(tǒng)稱為第一代車載診斷（OBD I）系統(tǒng)。 自1996年開始，各主要汽車生產(chǎn)廠家都開始裝備統(tǒng)一的第二代車載診斷（OBD II）系統(tǒng)，以彌補(bǔ)OBD I的不足。 1、OBD II的目的 雖然OBD II技術(shù)仍相對(duì)較新，還未對(duì)售后的維修市場(chǎng)產(chǎn)生大的沖擊，但這種沖擊必將發(fā)生。政府規(guī)定車載系統(tǒng)能夠?qū)ε欧趴刂葡到y(tǒng)的失效發(fā)出警告，所以，所有1996年款的轎車和輕型車一律裝備了OBD II。但OBD II的首次應(yīng)用的時(shí)間是1994年。 OBD II與它之前的所有車載自診斷系統(tǒng)不同之處在于其嚴(yán)格的排放針對(duì)性。換句話說，當(dāng)車輛排放的HC、CO和NOx或燃油蒸發(fā)污染量超過FTP標(biāo)準(zhǔn)的1.5倍時(shí)，MIL燈點(diǎn)亮。這包括發(fā)動(dòng)機(jī)隨機(jī)缺火時(shí)引起的HC排放量的整體上升；催化轉(zhuǎn)換器的凈化效率下降到某個(gè)限值之下；系統(tǒng)探測(cè)出密封的燃油系統(tǒng)有空氣泄漏；EGR系統(tǒng)的故障引起NOx排放量上升；某個(gè)關(guān)鍵傳感器或其他排放控制裝置失效等情況。也就是說，甚至在車輛似乎運(yùn)行正常，無任何實(shí)際的行使性能問題時(shí)，MIL燈也會(huì)點(diǎn)亮。 然而，裝備OBD II的車輛上的MIL燈的主要目的是提醒駕駛者，其車輛的廢氣排放量超標(biāo)，需要進(jìn)行修理。 2、OBD II的產(chǎn)生背景及早期應(yīng)用 OBD II起源于1982年。當(dāng)時(shí)美國加州大氣資源局（ARB）開始制定一項(xiàng)法規(guī)，要求自1988年開始所有在加州出售的車輛必須裝備車載診斷系統(tǒng)，用以控制排放系統(tǒng)的失效。早期的車載診斷系統(tǒng)（現(xiàn)稱之為OBD I）比較簡單，僅監(jiān)測(cè)氧傳感器、EGR系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。 OBD I的方向是正確的，但卻存在明顯的缺陷。 a.缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。各不同的生產(chǎn)廠家和不同的車型之間缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使得售后維修時(shí)，對(duì)不同的車型必須用不同的插頭。對(duì)有些系統(tǒng)，還必須使用昂貴的專用解碼器。因此，ARB那時(shí)就開始著手為現(xiàn)在的OBD II制定標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)內(nèi)容如下： l）標(biāo)準(zhǔn)化的16針診斷座（DLC），指定的針具有指定的功能； 2）標(biāo)準(zhǔn)化的電子協(xié)議； 3）標(biāo)準(zhǔn)化的診斷碼（DTC）； 4）標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)。 b.監(jiān)測(cè)功能不強(qiáng)。有些問題OBD I無法監(jiān)測(cè)，如催化轉(zhuǎn)換器完全失效或己被去除，點(diǎn)火缺火及燃油蒸發(fā)污染的排放問題。況且，OBD I僅當(dāng)失效己經(jīng)發(fā)生才點(diǎn)亮MIL燈，它無法監(jiān)測(cè)到與排放有關(guān)的部件的漸進(jìn)損壞情況。 因此，很明顯需要一個(gè)更精密更復(fù)雜的系統(tǒng)。 ARB最終制定出了下一代OBD系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并已于1989年正式公布，稱之為OBD II。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施需要一個(gè)起動(dòng)期。直到1996年各汽車生產(chǎn)廠才在其加州標(biāo)準(zhǔn)車輛上實(shí)施了新標(biāo)準(zhǔn)。 同樣的新標(biāo)準(zhǔn)于1990年寫入了美國聯(lián)邦大氣清潔法，它要求全部49個(gè)州的車輛于1996年起一律裝備OBD II。但有一個(gè)小寬限，是將嚴(yán)格遵守法規(guī)的時(shí)間定為1999年。所以，有些1996年的OBD II系統(tǒng)可能會(huì)缺少一個(gè)OBD II規(guī)范的特性，如燃油蒸發(fā)污染排放清潔測(cè)試。 3、OBD II的硬件升級(jí) OBD II不只是自診軟件的一個(gè)全新版本，它具備明顯的硬件升級(jí)特征。典型的裝備OBD II的車輛具有以下特點(diǎn)： a.氧傳感器通常是加熱型氧傳感器。附加的氧傳感器位于催化轉(zhuǎn)換器的下流。上下流的氧傳感器組合起來對(duì)催化轉(zhuǎn)換器的凈化率進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)對(duì)燃油控制進(jìn)行補(bǔ)償。 b.具有32位處理器的強(qiáng)功能的傳動(dòng)系控制模塊PCM，應(yīng)OBD II的需要，增加了1.5萬個(gè)新的標(biāo)定常數(shù)。 c.帶有EEPROM的PCM，使其中的軟件可重新編程，通過終端接口及外部計(jì)算機(jī)可對(duì)其重新寫入新版的軟件。 d.改進(jìn)的燃油蒸發(fā)污染控制系統(tǒng)，常有用于清潔目的診斷開關(guān)；或增強(qiáng)的燃油蒸發(fā)（EVAP）系統(tǒng)，帶有一個(gè)排氣電磁閥，一個(gè)燃油箱壓力傳感器和一個(gè)診斷測(cè)試裝置。 e.增強(qiáng)的EGR系統(tǒng)，帶有一個(gè)電子控制的線性EGR閥和一個(gè)針閥位置傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)EGR量的更精確監(jiān)控。 f.燃油噴射方式由多點(diǎn)序列噴射（SFI）取代了普通多點(diǎn)噴射（MPI）和單點(diǎn)噴射（TBI）。 g.MAP傳感器和MAF傳感器同時(shí)使用，更精確地監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和空氣流量。 4、故障燈與故障碼 OBD II系統(tǒng)的MIL與OBD I系統(tǒng)有很多不同之處。例如1996年GMJ-、N-和H-body轎車，當(dāng)駕駛者用不正確的程序加油時(shí)，MIL燈點(diǎn)亮。在這些車上，OBD II系統(tǒng)應(yīng)用真空度來檢查EVAP系統(tǒng)的空氣泄漏。如果油箱蓋未蓋緊或正在加油，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于開或發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，它會(huì)觸發(fā)故障碼P0440，導(dǎo)致MIL燈點(diǎn)亮。這樣，駕駛者會(huì)感到不方便，GM的解決方案是提供修改版的OBD II軟件，對(duì)EEPROM重新編程，使車輛在行駛時(shí)才對(duì)EVAP系統(tǒng)進(jìn)行自檢。 劣質(zhì)的汽油也會(huì)引起故障燈點(diǎn)亮。當(dāng)對(duì)車輛進(jìn)行診斷時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)隨機(jī)缺火故障碼，這通常是由以下原因造成的：真空泄漏、燃油壓力低、噴油嘴臟或點(diǎn)火問題等。OBD II自診系統(tǒng)能跟蹤缺火直至個(gè)別缸，缺火率在2%以下為正常。但若汽油中有水或其它原因造成的汽油品質(zhì)下降，會(huì)導(dǎo)致缺火率超過限值而觸發(fā)故障碼。 為了減少M(fèi)IL燈點(diǎn)亮的機(jī)會(huì)，OBD II系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定如下，某一類故障需要在相同的行駛工況下探測(cè)到兩次，MIL燈才能點(diǎn)亮。而另一類（那些能立即引起排放明顯增加的）故障，則只需探測(cè)到一次，MIL燈立即點(diǎn)亮。所以，在進(jìn)行故障診斷時(shí)，應(yīng)分清故障碼類型。OBD II將故障碼分為A、B、C和D四種類型。 A類故障碼是最嚴(yán)重的一類，只發(fā)生一次，就觸發(fā)MIL燈。為了診斷方便，當(dāng)A類故障碼被設(shè)置時(shí)，OBD II系統(tǒng)同時(shí)還儲(chǔ)存了一個(gè)歷史故障碼，失效記錄和一幀現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。 B類故障碼是次嚴(yán)重的一類排放問題。在MIL燈點(diǎn)亮之前，這類故障應(yīng)在兩次連續(xù)的行駛過程中都至少發(fā)生一次。若在一次行駛過程中發(fā)生，而在下一次行駛過程中沒有發(fā)生，則該故障的碼還未“成熟”，MIL燈不點(diǎn)亮。當(dāng)MIL燈點(diǎn)亮的條件滿足時(shí)，所儲(chǔ)存的歷史故障碼、失效記錄和一幀現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與觸發(fā)A類故障碼時(shí)完全相同。 上文提到的行駛過程（或循環(huán)）不只是一次點(diǎn)火循環(huán)，而是一次暖機(jī)循環(huán)，即起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，行駛車輛讓冷卻液溫度升高至少22℃（如果起動(dòng)時(shí)溫度低于72℃）。 一旦A類或B類故障碼己設(shè)置，只有在通過了三次連續(xù)的行駛過程的OBD II系統(tǒng)自診斷后，MIL燈才會(huì)熄滅。如果故障涉及到象P0330隨機(jī)缺火或燃油平衡問題，那么只有當(dāng)OBD II系統(tǒng)通過在與觸發(fā)故障碼時(shí)相同的工況（允許誤差：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=375r/min，負(fù)荷=10%）下的自診后，MIL才會(huì)熄滅。如果問題仍然存在，用人為的方式，如果用解碼器或給PCM斷電，清除故障碼，MIL還會(huì)重新點(diǎn)亮。 若將一個(gè)傳感器有意斷開，MIL燈不一定會(huì)點(diǎn)亮，這取決于這個(gè)傳感器影響排放的程度（優(yōu)先級(jí)）和OBD II自診所需的行駛循環(huán)數(shù)。 C類和D類故障碼與排放問題無明顯關(guān)系。C類故障碼點(diǎn)亮MIL燈（或其它報(bào)警燈），但D類故障碼不點(diǎn)亮MIL燈。 5、OBD II測(cè)試循環(huán) 當(dāng)一個(gè)排放問題“修復(fù)”之后，需要進(jìn)行OBD II測(cè)試循環(huán)。 OBD II測(cè)試循環(huán)的目的是便PCM運(yùn)行全部OBD II自診程序，使所有系統(tǒng)狀態(tài)復(fù)位。 先消除PCM的RAM中故障碼，再進(jìn)行OBD II測(cè)試循環(huán)。OBD II測(cè)試循環(huán)從冷起動(dòng)開始，冷卻液溫度低于50℃，而且冷卻液與空氣的溫度差在6℃之內(nèi)。在冷起動(dòng)之前，應(yīng)先將點(diǎn)火開關(guān)置于開位置，使加熱型氧傳感器達(dá)到其工作溫度。 a.發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，在怠速狀態(tài)打開空調(diào)和后除霜器2.5min。OBD II檢查氧傳感器加熱電路，空氣泵和EVAP凈化。 b.關(guān)閉A/C和后除霜器，加速至88km/h，節(jié)氣門保持半開。OBD II檢查點(diǎn)火缺火，燃油調(diào)整和炭罐凈化。 c.保持88km/h的穩(wěn)態(tài)速度3min。OBD II檢查EGR、空氣泵、氧傳感器和炭罐凈化。 d.減速至32km/h，不踩制動(dòng)和離合器踏板。OBD II檢查EGR和凈化功能。 e.再加速至88-96km/h，節(jié)氣門開度為3/4。OBD II再次檢查缺火，燃油調(diào)整和凈化功能。 f.保持88-96km/h穩(wěn)態(tài)速度5mm。OBD II檢查催化轉(zhuǎn)換器效率、缺火、EGR、燃油調(diào)整、氧傳感器和凈化功能。 g.減速（方式同d）至停車不踩制動(dòng)踏板。OBD II最后檢查EGR和炭罐凈化。 6、裝備OBD II車輛的有效度 從系統(tǒng)效能觀點(diǎn)出發(fā)，使可靠性和維修性相結(jié)合，以保證系統(tǒng)的有效度是十分必要的。本文僅限發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)來看其有效度。 有效度（A）定義如下： A=能工作時(shí)間/（能工作時(shí)間+不能工作時(shí)間） 式中：不能工作時(shí)間--包括一切維修時(shí)間和停機(jī)時(shí)間。 修理型事后維修是定期預(yù)防維修（或定期維修）中的一種方式。若對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)采用這種維修方式，則此可維修系統(tǒng)（S）包括發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、事后維修及預(yù)防維修分系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障，進(jìn)行事后維修修復(fù)后又可繼續(xù)工作。當(dāng)系統(tǒng)工作到預(yù)先規(guī)定的進(jìn)行預(yù)防維修時(shí)間（T），也稱預(yù)防維修周期（T），就進(jìn)行預(yù)防維修。 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)修理型事后預(yù)防維修，采用“完全修復(fù)”及“基本修復(fù)”（對(duì)事后的維修而言）。 基本修復(fù)是指產(chǎn)品剛修復(fù)后的失效率和修復(fù)前的實(shí)效率是相同的。完全修復(fù)更是指修復(fù)后的產(chǎn)品和嶄新的產(chǎn)品沒有任何區(qū)別。這兩種維修方式均不包含對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的原廠保養(yǎng)計(jì)劃。由于一般轎車很少采用預(yù)防維修，多是采用事后維修，這相當(dāng)于T值選取很大，OBD II苛刻的警告功能和修復(fù)后的測(cè)試循環(huán)，保證了對(duì)其進(jìn)行的維修基本上是“完全修復(fù)”。這樣即可保證較高的有效度，又延長了使用壽命。 而我國目前普遍對(duì)OBD I發(fā)動(dòng)機(jī)的維修方式屬于基本修復(fù)類型，有效度是較低的，同時(shí)使用壽命大大降低。 由以上分析可以看出，針對(duì)環(huán)保的OBD II技術(shù)，在客觀上還將極大地促進(jìn)維修業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，提高維修質(zhì)量。 7、0BD的發(fā)展趨勢(shì) OBD II系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，對(duì)探測(cè)排放問題十分有效。但對(duì)駕駛者是否接受MIL的警告，OBD II是無能為力的。為此，比OBD II更為進(jìn)一步的OBD Ⅲ大系統(tǒng)開發(fā)提上了議事日程。 OBD Ⅲ系統(tǒng)主要利用小型車載無線收發(fā)系統(tǒng)，通過無線蜂窩通信、衛(wèi)星通信或GPS系統(tǒng)將車輛的VIN、故障碼及所在位置等信息自動(dòng)通告管理部門，管理部門根據(jù)該車輛排放問題的等級(jí)，對(duì)其發(fā)出指令，包括去何處維修的建議，解決排放問題的時(shí)限等。在法律允許的前提下，對(duì)超出時(shí)限的車輛發(fā)出禁行密碼指令。總之，OBD Ⅲ的主要特點(diǎn)是社會(huì)法規(guī)的支持。在我國，結(jié)合國情也有一些可行的方案正在研究之中，如MIL的警告燈的設(shè)置時(shí)限，超限車輛將自動(dòng)禁行等。 此外，OBD Ⅲ系統(tǒng)不僅能對(duì)車輛排放問題向駕駛者發(fā)出警告，而且還能對(duì)不接受警告者進(jìn)行應(yīng)有的懲罰 |
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