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

發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)十分復(fù)雜，系統(tǒng)中的任何一個(gè)元件出了故障，或者出現(xiàn)導(dǎo)線折斷、針腳松脫或接觸不良等，都會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，導(dǎo)致污染物排放的急劇增加。僅僅依靠傳統(tǒng)的檢測(cè)工具是很難達(dá)到這一目的。所以現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)都配備了自診斷系統(tǒng)，稱為車載診斷系統(tǒng)(OBD)，即On-Board Diagnosis系統(tǒng)。

點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)OBD涵義

車載診斷系統(tǒng)(OBD)的要點(diǎn)是：不斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的異常，從中找出故障信息，一方面采取臨時(shí)補(bǔ)救措施，另一方面將故障信息送往ECU中的RAM，記錄在案，等待維修人員調(diào)閱并查明故障原因后處置，必要時(shí)還通過故障指示器MI(Malfunction Indicator)通知駕駛者。也有將故障指示器稱為故障指示燈MIL(Malfunction Indicator Lamp)。

OBD與傳統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷之間最重要的差別在于，后者的目的僅僅在于找出故障、恢復(fù)其使用功能，有意無意地忽略排放的問題;OBD則在此基礎(chǔ)上保證不因發(fā)動(dòng)機(jī)故障而使排放惡化。

對(duì)OBD應(yīng)該從幾個(gè)方面去理解：一方面，它是一項(xiàng)排放控制的技術(shù);另一方面，它是一種排放控制的功能;OBD的中心任務(wù)是排放控制。OBD不僅對(duì)于新車型式認(rèn)證，而且對(duì)于在用車的排放控制都非常重要。

但是，OBD并不是萬能的。事實(shí)上，OBD技術(shù)的許多方面還有待完善和發(fā)展。這是因?yàn)槟骋环N污染物排放的超標(biāo)可以由許多種原因引起：首先是控制方面的原因，例如HC和CO排放超標(biāo)可能是因?yàn)槠饎?dòng)控制不佳，或者缺火，或者可變氣門系統(tǒng)控制失效，或者蒸發(fā)排放物控制失常，或者二次空氣系統(tǒng)控制失靈等。其次，這些問題可能是由于電子元器件故障，或者導(dǎo)線或接插件接觸不良，或者短路和斷路引起。第三，也可能是由于機(jī)械故障，如可變氣門系統(tǒng)的機(jī)械故障，活塞、活塞環(huán)和氣缸壁磨損過度，曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)故障或者潤滑系統(tǒng)的分離器失效等純粹機(jī)械方面的原因，甚至可能是由于三效催化轉(zhuǎn)化器失效引起。所以，現(xiàn)場(chǎng)情況將會(huì)非常復(fù)雜，至少目前的OBD系統(tǒng)還沒有辦法直接將某一種污染物排放的超標(biāo)與某一個(gè)故障一一對(duì)應(yīng)地聯(lián)系起來。它充其量只能在滿足一定條件的情況下根據(jù)監(jiān)測(cè)到的故障信息推測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的哪些區(qū)域可能有問題，然后依靠知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，通過按部就班的人工檢查去發(fā)現(xiàn)和解決問題。由此可見，利用OBD查找發(fā)動(dòng)機(jī)排放超標(biāo)的原因，這是一個(gè)復(fù)雜的過程，其中既有嚴(yán)密的邏輯性，又有相當(dāng)?shù)牟淮_定性;既有必然性，又有偶然性。不過，只要使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)都恢復(fù)了正常工作，那么排放超標(biāo)的問題自然就會(huì)迎刃而解。

OBD發(fā)展歷史

OBD的概念最早是由美國通用汽車公司(GM)于1982年引入的。美國加利福尼亞州空氣資源局(CARB)于1985年采納了汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)所制定的標(biāo)準(zhǔn)，要求從 1988 車型年起，所有在加州銷售的車輛都必須具有基本的車載診斷功能。之后，美國環(huán)保署(EPA) 要求自1991年起所有在美國銷售的新車必須滿足相關(guān)的車載診斷技術(shù)要求，這就是后來所說的OBDⅠ，是OBD發(fā)展的初級(jí)階段。 OBDⅠ只能監(jiān)控部分部件的工作和一些與排放相關(guān)的電路故障，其診斷功能較為有限。此外，獲取車載診斷信息的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議以及連接外部設(shè)備和ECU的診斷接口并未被標(biāo)準(zhǔn)化。

后來，汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)在OBDⅠ的基礎(chǔ)上對(duì)通訊協(xié)議、診斷接口等技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，發(fā)展成為第二代車載診斷系統(tǒng)，即OBDⅡ。美國加利福尼亞州空氣資源局(CARB)為了滿足從1992年開始執(zhí)行的更為嚴(yán)格的排放法規(guī)，要求從1994車型年開始在加州銷售的部分轎車，從1996車型年開始在加州銷售的全部轎車，必須采用OBDⅡ，又稱CARB-OBDⅡ。CARB的管轄范圍僅限于加利福尼亞州，所以CARB-OBDⅡ只在美國加利福尼亞州推行。美國環(huán)保署(EPA)的管轄范圍則遍及整個(gè)美國，它從1996車型年開始在全美推行EPA-OBDⅡ。目前美國實(shí)施的是OBDⅡ的改進(jìn)版。

與OBDⅠ相比，OBDⅡ作為整合于發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的一部份，連續(xù)地監(jiān)測(cè)與排放有關(guān)的系統(tǒng)和元件的各種數(shù)據(jù)。OBDⅡ規(guī)定：重大故障或超常排放值的發(fā)生都要通過故障指示器向駕駛者顯示;故障信息儲(chǔ)存在RAM中的故障信息存儲(chǔ)器中，必要時(shí)還須自動(dòng)修正;廢氣進(jìn)入三效催化轉(zhuǎn)化器之前的有害有毒物質(zhì)濃度不得超過FTP限值的1.5倍。

與OBDⅠ相比，OBDⅡ在診斷功能和標(biāo)準(zhǔn)化方面都有較大的進(jìn)步。故障指示器、診斷接口、外部設(shè)備和ECU之間的通訊協(xié)議以及故障代碼都通過相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)范化。此外，OBDⅡ可以提供更多的數(shù)據(jù)讓外部設(shè)備讀取，這些數(shù)據(jù)包括故障代碼、一些重要信號(hào)或指標(biāo)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及凍結(jié)幀信息等，見表1。

自2000年1月1日起，所有在歐盟成員國內(nèi)上市銷售的新定型的汽油車必須滿足歐洲車載診斷系統(tǒng)(EOBD)，即European On Board Diagnosis的規(guī)定。EOBD的要求較為寬松，例如不對(duì)燃油箱蒸發(fā)排放物泄漏進(jìn)行診斷。值得一提的是，通過了CARB-OBDⅡ認(rèn)證的汽車可以被執(zhí)行EOBD的國家和地區(qū)所接受;但是，通過了EOBD認(rèn)證的汽車卻不能被執(zhí)行CARB-OBDⅡ的國家和地區(qū)所接受。

EOBD系統(tǒng)只要求重點(diǎn)監(jiān)測(cè)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、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)監(jiān)測(cè)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)致排放超過下列EOBD限值的所有零部件和系統(tǒng)：

CO：3.2g/km

HC：0.4g/km

NOX：0.6g/km

此外還要監(jiān)測(cè)與計(jì)算機(jī)連接并涉及排放的所有零部件和系統(tǒng)，至少要監(jiān)測(cè)電路的連接狀態(tài)。具體的監(jiān)測(cè)對(duì)象因各個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)造而異。

正在開發(fā)中的新一代OBD系統(tǒng)即OBDⅢ系統(tǒng)能夠利用車載小型無線收發(fā)系統(tǒng)，通過無線蜂窩通信、衛(wèi)星通信以及全球定位系統(tǒng)GPS將車輛的故障和所在位置等信息自動(dòng)通知管理部門。管理部門可根據(jù)這些信息對(duì)其發(fā)出指令責(zé)成其進(jìn)行維修，如逾期不修，可對(duì)其進(jìn)行處罰。

車載診斷在我國起步較晚。中國的排放法規(guī)中籠統(tǒng)地稱之為OBD，并沒有區(qū)分OBDⅠ和OBDⅡ。但是，中國的排放法規(guī)基本上借用歐盟的排放法規(guī)，所以中國的OBD系統(tǒng)幾乎等同于EOBD系統(tǒng)。

2005年4月5日，國家環(huán)保總局頒布了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Ⅲ、Ⅳ階段)》，自2007年7月1日起對(duì)上市銷售的新定型車型實(shí)施該標(biāo)準(zhǔn)，而OBD是國Ⅲ、國Ⅳ階段排放法規(guī)必須執(zhí)行的內(nèi)容，故由此明確了我國對(duì)OBD功能的相關(guān)要求。此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的OBD部分基本上照搬了歐盟的標(biāo)準(zhǔn)，與EOBD并無二樣。至此，OBD作為強(qiáng)制性要求首次出現(xiàn)在我國的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中。