現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)載診斷系統(tǒng)（OBD）的研究

　　1 OBD系統(tǒng)概述

　　1.1 OBD系統(tǒng)的發(fā)展歷程

　　OBD系統(tǒng)經(jīng)歷了OBDⅠ（第一代車(chē)載診斷系統(tǒng)）和OBDⅡ（第二代車(chē)載診斷系統(tǒng)）、EOBD 2個(gè)階段。OBDⅠ最早在1991年由美國(guó)加州規(guī)定使用，功能相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是診斷與排放有關(guān)的零部件的完全失效。OBDⅠ沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，OBD連接器插口、故障代碼、通訊協(xié)議等形式內(nèi)容大都不同，給電控汽車(chē)的故障診斷和維修帶來(lái)了諸多不便。第二階段OBDⅡ、EOBD系統(tǒng)則非常復(fù)雜。OBDⅡ、 EOBD除了對(duì)排放有關(guān)的部件完全失效診斷外，還要對(duì)由于部件老化、部分失效引起的排放超標(biāo)進(jìn)行診斷。因此，OBDⅡ、EOBD系統(tǒng)才是真正意義上的實(shí)現(xiàn)對(duì)在用車(chē)整個(gè)使用壽命范圍內(nèi)的排放控制。OBDⅡ、EOBD使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只要用一臺(tái)儀器即可對(duì)各種車(chē)輛進(jìn)行診斷檢測(cè)，這給全球汽車(chē)維修檢測(cè)提供了極大的方便。

　　因?yàn)槊绹?guó)和歐洲采用了兩種不同的排放法規(guī)體系，所以第二代車(chē)載診斷系統(tǒng)有OBDⅡ、EOBD兩種形式。美國(guó)實(shí)施OBDⅡ，而采用歐洲排放法規(guī)的國(guó)家則實(shí)施EOBD系統(tǒng)。從根源上來(lái)說(shuō)，美國(guó)的OBDⅡ系統(tǒng)實(shí)施得更早，標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格。美國(guó)環(huán)保局規(guī)定1996年以后生產(chǎn)的轎車(chē)和輕型卡車(chē)（載重在6.5t以下）的電控系統(tǒng)都要求配置OBDⅡ系統(tǒng)，并在2000年1月1日開(kāi)始所有汽車(chē)制造商生產(chǎn)的轎車(chē)及輕型卡車(chē)都必須配置 OBDⅡ系統(tǒng)。加拿大于1998年開(kāi)始實(shí)施OBDⅡ系統(tǒng)。歐洲則從2000年開(kāi)始逐步實(shí)施EOBD系統(tǒng)，2001年歐洲所有新生產(chǎn)的轎車(chē)（載重2.5t以下）僅限于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)配置EOBD系統(tǒng)，而對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轎車(chē)要求到2004年必須強(qiáng)制配置EOBD系統(tǒng)。在我國(guó)目前己經(jīng)頒布的排放法規(guī)中歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)里尚無(wú) OBD的有關(guān)規(guī)定，但隨著歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，EOBD的使用必將提上日程。

　　1.2 OBD系統(tǒng)的組成

　　OBD系統(tǒng)非常復(fù)雜。美國(guó)加州空氣資源委員會(huì)（California Air Resources Board: CARB）的OBDⅡ系統(tǒng)規(guī)定包括70多頁(yè)的詳細(xì)法規(guī)和幾百頁(yè)的詳細(xì)SAE及ISO標(biāo)準(zhǔn)。OBD系統(tǒng)在功能上由軟件和硬件共同實(shí)現(xiàn)。OBD的軟件括故障診斷控制策略代碼和標(biāo)定，與發(fā)動(dòng)機(jī)控制部分一起構(gòu)成整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的軟件包。在一個(gè)典型的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)軟件包中，OBD部分的代碼占整個(gè)軟件內(nèi)容的一半，有超過(guò)150個(gè)可能的故障代碼。典型的EOBD軟件包括6萬(wàn)行代碼和1.5萬(wàn)個(gè)標(biāo)定。OBD的硬件主要由各傳感器、ECU（Electronic Control Unit:電子控制單元）、OBD連接器插口、故障顯示燈、執(zhí)行器及線路等與發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣控制相關(guān)的子系統(tǒng)組成。

　　1.3 OBD系統(tǒng)的工作原理

　　汽車(chē)在正常運(yùn)行時(shí)，汽車(chē)的電子控制系統(tǒng)輸入和輸出的信號(hào)（電壓或電流）會(huì)在一定的范圍內(nèi)有一定規(guī)律地變化；當(dāng)電子控制系統(tǒng)電路的信號(hào)出現(xiàn)異常且超出了正常的變化范圍，并且這一異常現(xiàn)象在一定時(shí)間（3個(gè)連續(xù)行程）內(nèi)不會(huì)消失，ECU則判斷為這一部分出現(xiàn)故障，故障顯示燈點(diǎn)亮，同時(shí)監(jiān)測(cè)器把這一故障以代碼的形式存入內(nèi)部RAM（Random Access Memory: 隨機(jī)存儲(chǔ)器），被存儲(chǔ)的故障代碼在檢修時(shí)可以通過(guò)故障顯示燈或OBDⅡ掃描儀來(lái)讀取。如果故障不再存在，監(jiān)控器在連續(xù)3次未接收到相關(guān)信號(hào)后，將指令故障顯示燈熄滅。故障顯示燈熄滅后，發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)循環(huán)約40次，則故障代碼會(huì)自動(dòng)從存儲(chǔ)器中被清除掉。

　　1.4 OBD系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

　　OBDⅡ與OBDⅠ相比較，最大的改進(jìn)之處在于OBDⅡ具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這給電控汽車(chē)的故障診斷和檢測(cè)維修提供了諸多方便。1988年，SAE（美國(guó)工程師學(xué)會(huì)）創(chuàng)建了第一個(gè)故障診斷連接器插口和一套故障代碼作為標(biāo)準(zhǔn)推廣，美國(guó)環(huán)保局采用了SAE大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)并作為推薦世界范圍統(tǒng)一使用的標(biāo)準(zhǔn)。所有OBDII或EOBD裝備的汽車(chē)都必須包括以下標(biāo)準(zhǔn)化的硬件和軟件：標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)診斷接口（SAE-J1962），標(biāo)準(zhǔn)化的解碼器（SAE-J1978），標(biāo)準(zhǔn)化的電子通訊協(xié)議（kW2000，CAN，CLASSII，ISO9141等），標(biāo)準(zhǔn)化的診斷故障碼（DTC，SAE-J2012），標(biāo)準(zhǔn)化的維修服務(wù)情報(bào)（SAE-J2000）。