現(xiàn)代汽車車載診斷系統(tǒng)OBD的研究

　隨著全球汽車保有量的逐年增加和人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，汽車排放物的污染也越來(lái)越受世人的關(guān)注，世界各國(guó)制定的排放法規(guī)也越來(lái)越嚴(yán)格。由于環(huán)保機(jī)構(gòu)要求用更精確的方法探測(cè)造成排放上升的發(fā)動(dòng)機(jī)性能問(wèn)題，OBD（On-Board Diagnostic：車載診斷）系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。最新推出的第二代車載診斷系統(tǒng)是監(jiān)測(cè)汽車排放的有效手段之一。第二代車載診斷系統(tǒng)最重要的一點(diǎn)就是該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了探測(cè)汽車尾氣排放物HC、CO、NOx和燃油蒸發(fā)污染值是否超過(guò)排放限值。OBD系統(tǒng)不會(huì)代替定期的排放測(cè)試，但是會(huì)起隨車排放監(jiān)測(cè)器的作用。作為歐盟汽車排放法規(guī)的響應(yīng)者，中國(guó)在不久的將來(lái)必定實(shí)施EOBD（European On-Board Diagnostic：歐洲車載診斷系統(tǒng)）。

　　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（第一代車載診斷系統(tǒng)）和OBDⅡ（第二代車載診斷系統(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)各種車輛進(jìn)行診斷檢測(cè)，這給全球汽車維修檢測(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)的轎車和輕型卡車（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日開始所有汽車制造商生產(chǎn)的轎車及輕型卡車都必須配置 OBDⅡ系統(tǒng)。加拿大于1998年開始實(shí)施OBDⅡ系統(tǒng)。歐洲則從2000年開始逐步實(shí)施EOBD系統(tǒng)，2001年歐洲所有新生產(chǎn)的轎車（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?ü收險(xiǎn)鋃峽刂撇唄源?牒捅甓ǎ?敕⒍??刂撇糠忠黃鴯鉤燒?齜⒍??刂葡低車娜砑??Ｔ諞桓齙湫偷姆⒍??刂葡低橙砑???，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

　　汽車在正常運(yùn)行時(shí)，汽車的電子控制系統(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）。

2 OBD系統(tǒng)的檢測(cè)對(duì)象

　　OBDⅡ要求檢測(cè)任何一個(gè)與排放有關(guān)的部件或系統(tǒng)。重點(diǎn)檢測(cè)燃油和空氣測(cè)定系統(tǒng)故障、點(diǎn)火系統(tǒng)故障或發(fā)動(dòng)機(jī)間歇熄火故障、廢氣控制輔助裝置故障。

　　3 OBD系統(tǒng)的局限性

　?。?） OBD系統(tǒng)不能測(cè)量車輛的排放物CO、NOx和HC等，只是起隨車排放監(jiān)測(cè)器的作用。因此，如果需要準(zhǔn)確分析車輛尾氣排污狀況，尚需要其他的監(jiān)測(cè)手段或配備其他尾氣分析儀。

　　（2） OBD系統(tǒng)的可靠性受車輛運(yùn)行環(huán)境的影響，在一定的工作場(chǎng)合，如惡劣的運(yùn)行狀況和異常的工作環(huán)境中，OBD系統(tǒng)有可能出錯(cuò)，此時(shí)一般要暫停OBD系統(tǒng)的工作。而且錯(cuò)誤的故障指示會(huì)降低用戶對(duì)OBD系統(tǒng)的可信度，以至于部分用戶在OBD發(fā)出故障警告后對(duì)此不予理會(huì)，使OBD應(yīng)有的功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

　?。?） OBD系統(tǒng)不能指示如何對(duì)車輛進(jìn)行維修，它只能對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，把檢測(cè)到的故障以代碼的形式存入存儲(chǔ)器，以點(diǎn)亮故障燈的方式通知駕駛員發(fā)生故障的部位或表明存在著被確診的故障，提醒駕駛員對(duì)車輛進(jìn)行維修。

　　（4） OBD系統(tǒng)不能診斷出汽車電控系統(tǒng)內(nèi)的所有故障，它僅能監(jiān)測(cè)出汽車電控系統(tǒng)中70%～80%的故障。僅依靠故障顯示燈的方式還不能有效地判斷汽車系統(tǒng)的惡化狀況。

　?。?） OBD系統(tǒng)對(duì)軟件帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。OBD軟件大約是整個(gè)電控汽車軟件的一半。其中任何一個(gè)軟件錯(cuò)誤都能導(dǎo)致錯(cuò)誤的故障指示或違規(guī)。在軟件精度上，即使99.9% 的精度依然會(huì)造成很多系統(tǒng)問(wèn)題。

　　另外，還有許多關(guān)于OBD系統(tǒng)軟件及檢測(cè)的困難，例如太敏感、太不敏感和檢測(cè)不準(zhǔn)確等等。

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　OBD是一個(gè)非常復(fù)雜的自診斷系統(tǒng)，用于檢測(cè)影響汽車排放的零部件和系統(tǒng)的故障。實(shí)施OBD系統(tǒng)的目的就是確定是否由于零部件或子系統(tǒng)的故障導(dǎo)致排放超過(guò)最高值。目前，國(guó)產(chǎn)汽車排放控制系統(tǒng)基本是直接采用國(guó)外成熟產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)對(duì)OBD領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。由于車用排放法規(guī)日趨嚴(yán)格，OBD將會(huì)被提到一個(gè)非常重要的地位。隨著我國(guó)排放法規(guī)的不斷提升，我國(guó)政府必將制定嚴(yán)格的OBD法規(guī)，控制在用車的排放水平。盡管OBD系統(tǒng)還存在某些方面的局限性，但它才是目前真正意義上對(duì)在用車整個(gè)使用壽命范圍內(nèi)的排放控制。隨著我國(guó)歐Ⅲ排放法規(guī)的實(shí)施，OBD已成為汽車行業(yè)的熱門話題。

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