點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)車載診斷系統(tǒng)(OBD)概述

目前我國(guó)新生產(chǎn)的轎車都裝有OBD系統(tǒng)。需要注意的是，這些國(guó)產(chǎn)轎車上的OBD系統(tǒng)未必全都開通了該車上所有可能實(shí)現(xiàn)的OBD功能。

OBD相關(guān)的法規(guī)

我國(guó)關(guān)于輕型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)OBD的法律依據(jù)是GB 18352.3-2005標(biāo)準(zhǔn)《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)Ⅲ、Ⅳ階段)》。

GB 18352.3-2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，OBD系統(tǒng)指的是用于排放控制的車載診斷系統(tǒng)，它必須能識(shí)別可能存在故障的區(qū)域，能以故障代碼的方式將該信息儲(chǔ)存在電控單元存儲(chǔ)器內(nèi)，并能通過用于標(biāo)準(zhǔn)診斷連接的串行接口從OBD系統(tǒng)獲取所有與排放相關(guān)的故障診斷數(shù)據(jù)，包括與汽車排放有關(guān)的零部件檢查、診斷、維護(hù)或修理時(shí)的所有故障代碼。

該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了排放控制診斷系統(tǒng)必須符合的一系列ISO和/或SAE標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)涉及數(shù)字信息交換、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)接口、排放相關(guān)系統(tǒng)、診斷連接接頭和相關(guān)電路、診斷故障代碼的定義等。

OBD的故障監(jiān)測(cè)和判定標(biāo)準(zhǔn)

1.故障監(jiān)測(cè)的任務(wù)

OBD的工作以故障監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)。故障監(jiān)測(cè)的任務(wù)有四個(gè)方面：

(1)監(jiān)測(cè)電子控制系統(tǒng)本身的硬件如各種傳感器和執(zhí)行器是否有故障，包括電路的斷路或短路等。

(2)監(jiān)測(cè)雖不屬于電子控制系統(tǒng)，但卻是電子控制系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象的、與排放密切相關(guān)的硬件如三效催化轉(zhuǎn)化器是否有故障。

(3)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程是否正常，如是否有缺火發(fā)生等。

(4)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械狀況是否正常，如機(jī)油油位是否太低，冷卻液是否太少等。

2.故障監(jiān)測(cè)范圍

CARB-OBDⅡ規(guī)定的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)范圍如下：

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)缺火監(jiān)測(cè)

(2)氧傳感器監(jiān)測(cè)

(3)三效催化轉(zhuǎn)化器監(jiān)測(cè)

(4)蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

(5)燃油噴射系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

(6)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)元件如傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行監(jiān)測(cè)(其中一部分在OBDⅠ中也監(jiān)測(cè))

(7)排氣再循環(huán)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

(8)二次空氣系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

(9)空調(diào)系統(tǒng)(氟氯碳致冷劑)監(jiān)測(cè)。

由此可見，CARB-OBDⅡ監(jiān)測(cè)的對(duì)象除了空調(diào)系統(tǒng)(致冷劑)以外都直接與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)。

EOBD系統(tǒng)只要求重點(diǎn)監(jiān)測(cè)上述CARB-OBDⅡ九種故障監(jiān)測(cè)功能的前4項(xiàng)(發(fā)動(dòng)機(jī)缺火、氧傳感器、三效催化轉(zhuǎn)化器和蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè))，同時(shí)對(duì)動(dòng)力總成中與計(jì)算機(jī)相連接的、可能在整車型式認(rèn)證試驗(yàn)的Ⅰ型排放試驗(yàn)中導(dǎo)致排放超過EOBD限值的所有零部件和系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測(cè)。

3.OBD系統(tǒng)對(duì)故障判定標(biāo)準(zhǔn)

在OBD系統(tǒng)看來，如果ECU根據(jù)各種傳感器信號(hào)推斷，當(dāng)時(shí)與排放有關(guān)的部件或系統(tǒng)的失效已經(jīng)是導(dǎo)致排放污染物超過表2所列的限值，或OBD系統(tǒng)不能滿足基本的診斷要求，則認(rèn)為發(fā)生了故障。對(duì)于燃用液化石油氣LPG或天然氣NG的車輛，采用與汽油車相同的排放污染物極限值。

OBD系統(tǒng)的功能

OBD系統(tǒng)的功能就是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測(cè)和診斷。監(jiān)測(cè)和診斷的范圍取決于法規(guī)要求、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的功能以及汽車制造廠和發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)供應(yīng)商的要求。

1.OBD系統(tǒng)主要的監(jiān)測(cè)和診斷功能

即使是滿足同樣的法規(guī)要求，不同廠商制造的OBD系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和診斷功能與策略也不盡相同。以下是一些典型的監(jiān)測(cè)和診斷功能：

(1)電子器件綜合監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)所有在OBD系統(tǒng)框架內(nèi)與排放相關(guān)的傳感器、執(zhí)行器和功率輸出級(jí)的功能。OBD系統(tǒng)從以下方面對(duì)電子器件進(jìn)行監(jiān)測(cè)：

● 輸入和輸出信號(hào)的可信度

● 是否對(duì)地短路

● 是否對(duì)電源正極短路

● 是否斷路。

(2)氧傳感器監(jiān)測(cè)

● 前氧傳感器電壓特性偏移和自適應(yīng)值監(jiān)測(cè)

● 氧傳感器加熱監(jiān)測(cè)

● 前氧傳感器響應(yīng)時(shí)間監(jiān)測(cè)

● 后氧傳感器控制限值監(jiān)測(cè)

● 后氧傳感器動(dòng)態(tài)特性監(jiān)測(cè)

(3)三效催化轉(zhuǎn)化器監(jiān)測(cè)

當(dāng)今對(duì)所有催化轉(zhuǎn)化器的監(jiān)測(cè)都是基于對(duì)儲(chǔ)氧能力的監(jiān)測(cè)。為此，必須在催化轉(zhuǎn)化器的前面和后面各設(shè)置一個(gè)氧傳感器。

(4)蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

包括對(duì)蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)炭罐清洗閥故障和系統(tǒng)泄漏故障的監(jiān)測(cè)，至少必須監(jiān)測(cè)其電路的連通狀態(tài)。

(5)缺火監(jiān)測(cè)

缺火指的是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)由于火花塞沒有打火、燃油計(jì)量不準(zhǔn)、壓縮壓力太低或其它任何原因，導(dǎo)致氣缸內(nèi)的混合氣未能燃燒。

缺火可由多種原因引起，涉及燃油、空氣和點(diǎn)火等多方面的問題，例如混合氣過稀或過濃，火花塞燒損或電觸點(diǎn)故障等。缺火會(huì)使大量的HC通過排氣岐管進(jìn)入三效催化轉(zhuǎn)化器并在那里燃燒，產(chǎn)生大量的熱量，足以通過物理方式(熔融)或化學(xué)方式損壞催化轉(zhuǎn)化器。此外，這種未燃混合氣一旦排出機(jī)外，對(duì)環(huán)境也是一種額外的污染。即使是孤立的幾次缺火都會(huì)引起很高的HC排放。經(jīng)驗(yàn)表明，缺火率達(dá)到2%時(shí)，HC排放將從原先滿足法規(guī)限值的水平提高到超過法規(guī)限值達(dá)50%，見圖1。如果發(fā)動(dòng)機(jī)缺火的時(shí)間超過17%，催化轉(zhuǎn)化器將會(huì)損壞。所以電子控制單元必須能進(jìn)行缺火監(jiān)測(cè)。缺火監(jiān)測(cè)是OBDⅡ區(qū)別于OBDⅠ的重要標(biāo)志。

(6)排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

包括對(duì)EGR閥流量不足故障和EGR閥銷位置傳感器電路故障等的監(jiān)測(cè)。

(7)電子節(jié)氣門監(jiān)測(cè)

(8)CAN數(shù)據(jù)總線監(jiān)測(cè)

(9)二次空氣流量監(jiān)測(cè)

(10)進(jìn)氣岐管絕對(duì)壓力限值監(jiān)測(cè)

2.OBD系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能的擴(kuò)展

OBD系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍至少要滿足法規(guī)的最低要求。GB 18352.3-2005有關(guān)這方面的要求都是圍繞著排放控制而提出的。但是為了便于車輛的維護(hù)、修理以及使用的安全，OBD系統(tǒng)的實(shí)際功能往往超出了法規(guī)的要求。這主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

第一，監(jiān)測(cè)對(duì)象比法規(guī)要求的更多。發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件可以分成兩大類：第一類是，其損壞或者失效會(huì)引起排放超過OBD限值或者引起其它監(jiān)測(cè)功能失效的零部件;第二類是，其損壞或者失效不會(huì)引起排放超過OBD限值或者引起其它監(jiān)測(cè)功能失效的零部件。法規(guī)只規(guī)定OBD系統(tǒng)必須能夠監(jiān)測(cè)第一類零部件，卻并沒有要求對(duì)第二類零部件也實(shí)施監(jiān)測(cè)。但是OBD系統(tǒng)實(shí)際的監(jiān)測(cè)范圍往往覆蓋了一部分第二類零部件。

第二，實(shí)施監(jiān)測(cè)的條件比法規(guī)的要求更寬松。法規(guī)只要求在特定的條件下才啟動(dòng)OBD系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能。實(shí)際上，即使超出了條件規(guī)定的范圍，但只要OBD系統(tǒng)能夠進(jìn)行可靠的監(jiān)測(cè)，往往照樣會(huì)啟動(dòng)其監(jiān)測(cè)功能。比如法規(guī)GB 18352.3-2005明確規(guī)定：缺火監(jiān)測(cè)的最高轉(zhuǎn)速為4500r/min或比新車型式認(rèn)證中的Ⅰ型排放測(cè)試期間出現(xiàn)的最高轉(zhuǎn)速高出1000r/min的轉(zhuǎn)速這兩者中的較小者。但是只要OBD系統(tǒng)能夠可靠地進(jìn)行缺火監(jiān)測(cè)，該監(jiān)測(cè)功能即使在轉(zhuǎn)速超出規(guī)定范圍時(shí)也不會(huì)關(guān)閉。