车载诊断系统概述

车载诊断系统概述OBD（车载诊断系统，第1代）1985年4月，加州大气资源委员会（CARB）批准了车载诊断系统法规，称为OBD。

在该法规的要求下，从1988年开始在美国加州销售的轿车和轻型卡车，其发动机控制模块（ECM）都监测与排放有关的关键零部件是否工作正常，一旦检测到故障，即点亮仪表板上的故障指示灯（MIL），并在维修手册中给出故障码（DTC）和故障诊断流程图，以帮助维修工判断发动机控制系统和排放系统故障的可能原因。

该规定的基本目标有两个：λ当故障出现时提醒驾驶员，以改善在用车的排放水平。

λ帮助汽车维修工诊断和维修排放控制系统中有故障的电路。

OBD自诊断系统应用在与排放相关的系统中，这些系统一旦出故障会使废气排放显著提高，如：λ发动机的全部主要传感器；λ燃油计量（喷射）系统；λ废气再循环（EGR）系统。

OBD的主要功能包括：－> 故障指示灯（MIL）；－> 故障码（DTC）；－> 诊断监测：－> 主要输入传感器；－> 燃油计量；－> EGR系统功能；－> 监测电路的开路和短路；故障指示灯（MIL）当出现故障时，只要故障被检测到，MIL就保持点亮，并在状况恢复正常时熄灭，在ECM存储器中保存一个故障码。

同时，ECM监测电路是否开路、短路，有时还监测其参数是否正常。

在大多数排放检测和维护（I/M）制度中，MIL也是一个目测检查的项目，检测员通过MIL可以很快地直观判断出汽车控制及排放系统是否工作正常。

在I/M检测的直观检查阶段，检测员必须先查看“点火钥匙ON，灯泡检测”时MIL灯是否亮，然后再查看在发动机运转时MIL灯是否亮。

在灯泡检测时MIL应当亮，而在发动机起动时应当熄灭。

如果车辆通过这个检查，发动机控制系统很可能工作正常。

OBD故障码（DTC）故障码由车载诊断系统生成，并存储在ECM存储器中，它们表明了ECM检测到故障的电路。

故障码一直存储在ECM的长时存储器中，无论是连续性（硬）故障，还是间发性故障引起的故障码。

丰田车将故障码存储在ECM的长时存储器中，必须拔掉ECM的BATT端子使其断电才能将其清除。

在大多数情况下，EFI 保险为长时存储器供电。

串行数据流虽然OBD规定没有要求必须有数据流功能，但很多车型都已具备，用专用扫描工具（解码器）能够读出串行数据流。

串行数据是与传感器、执行器以及ECM 的燃油和点火策略有关的电子信息，通过连接ECM的单根导线读取。

“串行数据”的意思是先将信息数字化编码，然后再逐个传输这一串数字码。

扫描工具在接收到这些数字码将其解码后再显示出来。

丰田车典型的串行数据流由20个数据码组成，包括传感器值、开关状态、执行器状态和其它发动机运行数据。

OBD-II（车载诊断系统，第2代）虽然OBD提供了许多与排放有关的关键系统和零部件的数据，但因为当时的技术限制有几个重要项目未包含进去。

自从OBD实施以来，汽车技术又发生了重大突破。

例如，监测发动机缺火和催化转换器效率的技术已经开发出来，并已在车辆上大量应用。

因为技术上突破，以及IM制度在检测关键排放控制系统故障方面不尽如人意，在CARB的倡导之下，制定出了一个更加完善的OBD系统，即OBD-II。

1994年至1996年之间为过渡期，增加了：λ催化转换器效率监测λ发动机缺火检测λ炭罐净化系统监测λ二次空气喷射系统监测λ EGR系统流量监测λ诊断系统中必须包含串行数据流（包含20个基本参数）和故障码。

除了OBD-II要求的基本数据流意外，丰田车还提供一个增强数据流，包含约60个数据参数。

将通用型扫描工具连接到标准的数据链接插座（DLC，在仪表板左侧下面），即可读取OBD-II数据流。

有关数据、扫描工具、诊断测试模式、诊断故障码的标准都是由美国汽车工程师协会（SAE）制定的。

OBD-II标准的目的是使车载诊断系统能够不断地监测排放控制系统的效率，在系统发生故障时提高诊断和维修效率。

重要的是，所有IM站都必须规划成能够检测OBD-II车辆。

OBD-II的特点氧传感器（O2S）诊断氧传感器的增强型诊断是通过监测传感器的切换频率和稀－浓、浓－稀切换时间来监测其是否老化和污染。

燃油系统监测大多数燃油系统不断地改变其基本标定值，以补偿大气压力、温度、燃油结构、元件磨损及其它因素的变化。

这种自适应性行为只要在系统的设计范围内，都是正常的。

若出现了一些情况导致燃油系统参数超出其设计范围，例如空气流量计信号偏移、燃油压力不正确或其它机械故障，OBD-II系统能够检测到这些不正常的工作状况。

如果这些情况出现的时间长度超过设定值，就会设置故障码。

在存储故障码时，发动机转速、负荷和暖机状态都将以固定帧（可读取的串行数据）的形式存储。

OBD-II的主要特点：－> “连续监测”和“每个行程一次”的功能测试－> 增强型氧传感器诊断－> 增强型燃油修正诊断－> 发动机缺火检测－> 催化转换器效率监测－> EGR流量监测－> 蒸发排放净化流量计－> 二次空气监测－> 新的MIL点亮规则－> 标准化－> 故障码－> 串行数据流－> 扫描工具缺火监测通过曲轴位置传感器的高频信号，ECM能够密切监测在单个气缸做功行程中曲轴的转速变化。

如果发动机的所有气缸都点火正常，曲轴转速应在每个做功行程中都上升。

若有气缸出现缺火现象，曲轴转速的增加将受到影响。

丰田车的OBD-II发动机应用了一个“36减2齿Ne”传感器，以直接测量曲轴的转速和位置。

ECM根据Ne传感器的信息可以判断出是否有缺火现象、哪个气缸缺火以及缺火的程度。

如果ECM监测到缺火很严重，将会存储一个故障码，同时还会存储缺火时的发动机转速、负荷及暖机状态。

同时，还会快速闪烁MIL灯，提示驾驶员有严重缺火故障。

催化转换器监测在催化转换器下游（出口处）安装了一个副氧传感器（S2），ECM监测其切换频率，并与主氧传感器（S1，在催化转换器的上游）的切换频率相比较。

通过比较这两个氧传感器的切换频率，即可判断出转换器的氧化效率。

当转换效率下降时，副氧传感器S2的切换效率提高，接近主氧传感器S1。

除了用于诊断外，S2还有用于在转换器开始老化时保持最佳燃油控制。

EGR系统监测加强型EGR流量特性监测能够检测到不正常的流量（低于或高于在给定发动机工况下的设计流量）。

实现这一功能的方法之一是：只监测EGR进气侧的温度变化。

另一个方法是测量在EGR流量瞬间停止时燃油系统加浓修正的程度。

蒸发排放净化系统监测通过监测炭罐净化时的氧传感器信号和喷油脉宽，ECM能够检测到废气中氧含量降低及相应的喷油脉宽减小（以修正此时的浓混合气工况）的情况。

通过这种方式，ECM能够检测到炭罐净化控制系统中的故障，同时存储故障码，并用MIL 灯提示驾驶员。

二次空气系统监测在闭环状态下，ECM通过瞬时切换氧传感器上游的二次空气，监测氧传感器的响应及相应的喷油脉宽增加情况，以判断二次空气系统是否工作正常。

故障指示（MIL）灯点亮一旦出现故障（双行程检测逻辑），MIL将点亮并将一直亮，即使故障状态是间发性的。

此后每次重新起动后，即使故障状态不复存在，MIL灯都将一直亮着。

只有当同一故障在连续3个行程循环中不再出现，OBD-II系统才将MIL灯熄灭。

而只有当同一故障在连续40个行程循环中不再被检测到时，ECM才清除该故障码。

丰田车的电控系统一般不删除故障码，而是在这类故障码（连续40个行程循环不再出现）上做上标记。

用通用型解码器可以清除故障码，或拔下ECM的BATT端子使ECM断电也可以。

就绪测试OBD-II系统不断地监测缺火和燃油系统故障，在每个驱动循环（或“行程”）还要对催化转换器、EGR系统和氧传感器做一次功能检测。

只有在达到规定的行驶条件后，ECM才能确认这些系统工作正常。

例如，发动机必须完全预热，节气门位置必须超过规定的角度，发动机必须达到规定的载荷等等。

在这些行驶条件未达到之前，ECM不能完成其“就绪检测”，也就不能显示检测数据。

此时，解码器会显示如下信息：“所支持的就绪测试尚未全部完成”，以提示操作人员不能读取检测数据。

在IM检测过程中，就绪测试是一个标识，表示车载诊断系统还不能提供检测所需的信息。

此时，必须运行车辆，直到所有就绪测试工况全部达到。

存储的发动机固定帧数据OBD-II系统在检测到故障时，会将设置故障码时的所有发动机运行数据（固定帧数据）存储起来，用通用型解码器即可读取这些固定帧数据。

这些数据对于诊断发动机的故障十分有用。

维修信息和故障码的标准化根据OBD-II标准的规定，汽车制造厂必须向维修行业开放与排放有关的诊断和维修信息，包括诊断发动机控制系统所必须的步骤和参数。

虽然用专用设备和步骤可以进行更多的诊断，但厂家必须给出用通用型解码器和其它通用的检测设备（如万用表、示波器等）的维修步骤。

为了简化诊断，OBD-II还要求制造厂使用标准的故障码。

解码器读取的串行数据在诊断中的作用和局限性解码器对于诊断发动机控制系统的故障十分有用。

用它，你可以通过诊断插座方便地读取大量的数据。

λ解码器可以快速检查传感器、执行器和ECM的输出。

例如，在检查传感器的信号是否超出正常范围时，可以用解码器读出该传感器的信号，然后与维修手册中的规范值进行比较。

λ在检测是否存在间发性故障时，可以在电路或元件被操作、加热或冷却的过程中用解码器监测输入信号。

但是，在用串行数据诊断某些故障时，必须理解串行数据的局限性。

λ串行数据是经过ECM处理后的信息，而不是传感器的实际信号，实际信号可以从ECM端子处测得。

串行数据反映的也可能是ECM的默认值，而不是实际信号值。

例如，对于OBD系统，发动机冷却液温度传感器信号在断路时将显示为失效安全默认值176法氏度（？？？摄氏度）。

如果在ECM的THW端子测量，实际的电压信号值应当为5V，相当于－40法氏度（???摄氏度）。

对于输出指令，串行数据代表的是ECM计算的输出值，而不一定是执行器的实际动作。

例如，若发动机已进入燃油切断失效安全模式（因IGf线路开路），在起动发动机时，虽然喷油器不再喷油，但在串行数据中还会显示喷油脉宽计算值。

因为数据传输速度的问题，用串行数据诊断间发性故障也有局限性。

若数据流的波特率太低，将导致解码器显示数据的刷新频率较低，这样，发生在两次刷新之间的数据变化就很难被看出来。

因此，通常很难在低速串行数据流中检测出间发性故障信号。

例如，节气门位置传感器（TPS）线路在汽车每颠一次时就断路一下，这是一个间发性故障。

但如果此断路状况持续的时间不超过1.25秒，用解码器读取数据流很可能就检测不到TPS信号的变化。

高速串行数据流对于检测间发性故障明显好于低速数据流。