车载诊断系统OBD简介(汽车技术研究中心)

OBD的发展
各国OBD系统应用
1988 90 92 94 96 98 2000 02 04 05 08 10
美国
O B D -I
O B D -II
附加要求
欧盟
无要求
等 效 O B D -II E U III
限值标准改变 E U IV 先 进 OBD
日本
无要求
等 效 于 修 改 的 O B D -I
维修后的OBD测试循环检验
• • 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。
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。
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。
中国汽车技术研究中心
车载诊断系统OBD简介
2005－04－26
OBD
• OBD:On Board Diagnostic • 现在叫DMS:Diagnostics Model System
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
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。
典型的装备OBD II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OBD II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。
OBD II A B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，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℃）。
•
• • • • •
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
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。
OBD的故障提示灯（MIL）
标准诊断插座（Standard Diagnostic Socket)
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 技术措施 通过恰当方式提示驾驶员这些失效或故障
用户难于发现这些故障
需要相关技术措施来保障
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
CAT Pre-O2 RearO2
ECU 诊 断 电
专门设置的运行条件监视序列检测其故障
• OBD ⅱ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、OBD ⅱ行程、OBD ⅱ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。
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。
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
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。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。
OBD II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，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。
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。
• • • •
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
• 氧传感器的监控
响应速度监控 输出电压监控
3.失来自百度文库监控
• 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
催化器效率降低
氧传感器失效 失火 蒸发系统泄漏 排放相关的部件系 统的电路完整性 燃油系统
美国
欧洲
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电路完整性
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以下为自己摘抄的内容
注意事项
• 欧III的实现一定要有OBD II才能保证，装备 OBD I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
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。
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
路
对催化器的催化效 率进行间接判断
监控催化器的储氧能力 （OSC）
HC 转 化 效 率
Small
Large
Large
OSC
Small
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
OBD ⅱ监视排放控制系统效率的目标
• OBD ⅱ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。