新能源技术

OBD Ⅱ的特性分析

2025China.cn   2009年04月03日

  OBD是英文On-Board Diagnostics的缩写,中文翻译为“车载自动诊断系统”。这个系统将从发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标,一旦超标,会马上发出警示。当系统出现故障时,故障“MIL”灯或检查发动机“Check Engine”警告灯亮,同时动力总成控制模块“PCM”将故障信息存入存储器,通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出,根据故障码的提示,维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。

  12月1日以后,北京环保部门将在新车上牌照以及日常的路检中进行抽查。同时在车辆行驶两年后的第一次检测时将对车辆OBD系统之前的工作状态进行检测,发现有在系统报警后仍然行驶数百公里不去检修,以及系统长时间停止工作的车辆将会给予严厉处罚。OBD到底是个什么东西呢?本篇文章详细地作出了介绍。

  从20世纪80年代起,美、日、欧等各大汽车制造企业开始在其生产的电喷汽车上配备OBD,初期的OBD没有自检功能。比OBD更先进的OBD-Ⅱ在20世纪90年代中期产生,美国汽车工程师协会“SAE”制定了一套标准规范,要求各汽车制造企业按照OBD-Ⅱ的标准提供统一的诊断模式,在20世纪90年末期,进入北美市场的汽车都按照新标准设置OBD。

  电子技术应用于发动机管理系统,除燃料喷射和点火功能等基本功能外,还有车载诊断(OBD)功能,当系统出现故障时,故障(MIL)灯或检查发动机警告(Check Engine)灯点亮,同时动力总成控制模块(PCM)将故障信息存入存储器,通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。根据故障码的提示,迅速准确地确定故障的性质和部位。有针对性地去检查有关部位、元件和线路,将故障排除。

  由于世界各主要汽车厂的OBD系统随其发动机管理系统不同而各不相同,这给售后服务维修造成较大的不便。更重要的是OBD对自身的工作状态是否达到原厂技术要求无法自测,使得维修后的汽车常常不符合原厂技术要求。这种现象在我国较为普遍,严重影响了汽车的可靠性和寿命。这种车载诊断系统称为第一代车载诊断(OBD I)系统。

  自1996年开始,各主要汽车生产厂家都开始装备统一的第二代车载诊断(OBD II)系统,以弥补OBD I的不足。

  1、OBD II的产生背景及早期应用

  OBD II起源于1982年。当时美国加州大气资源局(ARB)开始制定一项法规,要求自1988年开始所有在加州出售的车辆必须装备车载诊断系统,用以控制排放系统的失效。早期的车载诊断系统(现称之为OBD I)比较简单,仅监测氧传感器、EGR系统、燃油供给系统和发动机控制模块。

  OBD I的方向是正确的,但却存在明显的缺陷。

  a.缺乏统一标准。各不同的生产厂家和不同的车型之间缺乏统一的标准,使得售后维修时,对不同的车型必须用不同的插头。对有些系统,还必须使用昂贵的专用解码器。因此,ARB那时就开始着手为现在的OBD II制定标准。标准的重点内容如下:
 
  l)标准化的16针诊断座(DLC),指定的针具有指定的功能;

  2)标准化的电子协议;

  3)标准化的诊断码(DTC);

  4)标准化的技术。

  b.监测功能不强。有些问题OBD I无法监测,如催化转换器完全失效或己被去除,点火缺火及燃油蒸发污染的排放问题。况且,OBD I仅当失效己经发生才点亮MIL灯,它无法监测到与排放有关的部件的渐进损坏情况。

  因此,很明显需要一个更精密更复杂的系统。

  ARB最终制定出了下一代OBD系统的标准,并已于1989年正式公布,称之为OBD II。新标准的实施需要一个起动期。直到1996年各汽车生产厂才在其加州标准车辆上实施了新标准。

  同样的新标准于1990年写入了美国联邦大气清洁法,它要求全部49个州的车辆于1996年起一律装备OBD II。但有一个小宽限,是将严格遵守法规的时间定为1999年。所以,有些1996年的OBD II系统可能会缺少一个OBD II规范的特性,如燃油蒸发污染排放清洁测试。

  2、故障灯与故障码

  OBD II系统的MIL与OBD I系统有很多不同之处。例如1996年GMJ-、N-和H-body轿车,当驾驶者用不正确的程序加油时,MIL灯点亮。在这些车上,OBD II系统应用真空度来检查EVAP系统的空气泄漏。如果油箱盖未盖紧或正在加油,当点火开关处于开或发动机怠速时,它会触发故障码P0440,导致MIL灯点亮。这样,驾驶者会感到不方便,GM的解决方案是提供修改版的OBD II软件,对EEPROM重新编程,使车辆在行驶时才对EVAP系统进行自检。

  劣质的汽油也会引起故障灯点亮。当对车辆进行诊断时,可以发现随机缺火故障码,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。OBD II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。

  为了减少MIL灯点亮的机会,OBD II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。OBD II将故障码分为A、B、C和D四种类型:

  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,OBD II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℃)。

  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OBD II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OBD II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OBD II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。

  3、OBD II测试循环

  当一个排放问题“修复”之后,需要进行OBD II测试循环。

  OBD II测试循环的目的是便PCM运行全部OBD II自诊程序,使所有系统状态复位。

  先消除PCM的RAM中故障码,再进行OBD II测试循环。OBD II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。OBD II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。OBD II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,OBD II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。OBD II检查EGR和净化功能。

  e.再加速至88-96km/h,节气门开度为3/4。OBD II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。OBD II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。OBD II最后检查EGR和炭罐净化。

  4、装备OBD II车辆的有效度

  从系统效能观点出发,使可靠性和维修性相结合,以保证系统的有效度是十分必要的。本文仅限发动机系统来看其有效度。

  有效度(A)定义如下:

  A=能工作时间/(能工作时间+不能工作时间)

  式中:不能工作时间--包括一切维修时间和停机时间。

  修理型事后维修是定期预防维修(或定期维修)中的一种方式。若对发动机系统采用这种维修方式,则此可维修系统(S)包括发动机系统、事后维修及预防维修分系统。当发动机系统发生故障,进行事后维修修复后又可继续工作。当系统工作到预先规定的进行预防维修时间(T),也称预防维修周期(T),就进行预防维修。

  发动机系统修理型事后预防维修,采用“完全修复”及“基本修复”(对事后的维修而言)。

  基本修复是指产品刚修复后的失效率和修复前的实效率是相同的。完全修复更是指修复后的产品和崭新的产品没有任何区别。这两种维修方式均不包含对发动机的原厂保养计划。由于一般轿车很少采用预防维修,多是采用事后维修,这相当于T值选取很大,OBD II苛刻的警告功能和修复后的测试循环,保证了对其进行的维修基本上是“完全修复”。这样即可保证较高的有效度,又延长了使用寿命。

  而我国目前普遍对OBD I发动机的维修方式属于基本修复类型,有效度是较低的,同时使用寿命大大降低。

  由以上分析可以看出,针对环保的OBD II技术,在客观上还将极大地促进维修业的技术进步,提高维修质量。
 

(转载)

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