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