點燃式發(fā)動機車載診斷系統(tǒng)(OBD)概述

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

OBD相關的法規(guī)

我國關于輕型汽車發(fā)動機OBD的法律依據(jù)是GB 18352.3-2005標準《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國Ⅲ、Ⅳ階段)》。

GB 18352.3-2005標準規(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存在電控單元存儲器內(nèi)，并能通過用于標準診斷連接的串行接口從OBD系統(tǒng)獲取所有與排放相關的故障診斷數(shù)據(jù)，包括與汽車排放有關的零部件檢查、診斷、維護或修理時的所有故障代碼。

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

OBD的故障監(jiān)測和判定標準

1.故障監(jiān)測的任務

OBD的工作以故障監(jiān)測為基礎。故障監(jiān)測的任務有四個方面：

(1)監(jiān)測電子控制系統(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)測雖不屬于電子控制系統(tǒng)，但卻是電子控制系統(tǒng)服務對象的、與排放密切相關的硬件如三效催化轉(zhuǎn)化器是否有故障。

(3)監(jiān)測發(fā)動機工作過程是否正常，如是否有缺火發(fā)生等。

(4)監(jiān)測發(fā)動機機械狀況是否正常，如機油油位是否太低，冷卻液是否太少等。

2.故障監(jiān)測范圍

CARB-OBDⅡ規(guī)定的點燃式發(fā)動機故障監(jiān)測范圍如下：

(1)發(fā)動機缺火監(jiān)測

(2)氧傳感器監(jiān)測

(3)三效催化轉(zhuǎn)化器監(jiān)測

(4)蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)監(jiān)測

(5)燃油噴射系統(tǒng)監(jiān)測

(6)對發(fā)動機元件如傳感器和執(zhí)行器進行監(jiān)測(其中一部分在OBDⅠ中也監(jiān)測)

(7)排氣再循環(huán)系統(tǒng)監(jiān)測

(8)二次空氣系統(tǒng)監(jiān)測

(9)空調(diào)系統(tǒng)(氟氯碳致冷劑)監(jiān)測。

由此可見，CARB-OBDⅡ監(jiān)測的對象除了空調(diào)系統(tǒng)(致冷劑)以外都直接與發(fā)動機有關。

EOBD系統(tǒng)只要求重點監(jiān)測上述CARB-OBDⅡ九種故障監(jiān)測功能的前4項(發(fā)動機缺火、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)，同時對動力總成中與計算機相連接的、可能在整車型式認證試驗的Ⅰ型排放試驗中導致排放超過EOBD限值的所有零部件和系統(tǒng)實施監(jiān)測。

3.OBD系統(tǒng)對故障判定標準

在OBD系統(tǒng)看來，如果ECU根據(jù)各種傳感器信號推斷，當時與排放有關的部件或系統(tǒng)的失效已經(jīng)是導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，則認為發(fā)生了故障。對于燃用液化石油氣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)的功能就是對發(fā)動機電子控制系統(tǒng)實施監(jiān)測和診斷。監(jiān)測和診斷的范圍取決于法規(guī)要求、發(fā)動機電子控制系統(tǒng)的功能以及汽車制造廠和發(fā)動機電子控制系統(tǒng)供應商的要求。

1.OBD系統(tǒng)主要的監(jiān)測和診斷功能

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)測和診斷功能與策略也不盡相同。以下是一些典型的監(jiān)測和診斷功能：

(1)電子器件綜合監(jiān)測

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

● 輸入和輸出信號的可信度

● 是否對地短路

● 是否對電源正極短路

● 是否斷路。

(2)氧傳感器監(jiān)測

● 前氧傳感器電壓特性偏移和自適應值監(jiān)測

● 氧傳感器加熱監(jiān)測

● 前氧傳感器響應時間監(jiān)測

● 后氧傳感器控制限值監(jiān)測

● 后氧傳感器動態(tài)特性監(jiān)測

(3)三效催化轉(zhuǎn)化器監(jiān)測

當今對所有催化轉(zhuǎn)化器的監(jiān)測都是基于對儲氧能力的監(jiān)測。為此，必須在催化轉(zhuǎn)化器的前面和后面各設置一個氧傳感器。

(4)蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)監(jiān)測

包括對蒸發(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，至少必須監(jiān)測其電路的連通狀態(tài)。

(5)缺火監(jiān)測

缺火指的是點燃式發(fā)動機由于火花塞沒有打火、燃油計量不準、壓縮壓力太低或其它任何原因，導致氣缸內(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故障等。缺火會使大量的HC通過排氣岐管進入三效催化轉(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)或化學方式損壞催化轉(zhuǎn)化器。此外，這種未燃混合氣一旦排出機外，對環(huán)境也是一種額外的污染。即使是孤立的幾次缺火都會引起很高的HC排放。經(jīng)驗表明，缺火率達到2%時，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50%，見圖1。如果發(fā)動機缺火的時間超過17%，催化轉(zhuǎn)化器將會損壞。所以電子控制單元必須能進行缺火監(jiān)測。缺火監(jiān)測是OBDⅡ區(qū)別于OBDⅠ的重要標志。

(6)排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)監(jiān)測

包括對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。

(7)電子節(jié)氣門監(jiān)測

(8)CAN數(shù)據(jù)總線監(jiān)測

(9)二次空氣流量監(jiān)測

(10)進氣岐管絕對壓力限值監(jiān)測

2.OBD系統(tǒng)監(jiān)測功能的擴展

OBD系統(tǒng)的監(jiān)測范圍至少要滿足法規(guī)的最低要求。GB 18352.3-2005有關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、修理以及使用的安全，OBD系統(tǒng)的實際功能往往超出了法規(guī)的要求。這主要表現(xiàn)在兩個方面：

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

第二，實施監(jiān)測的條件比法規(guī)的要求更寬松。法規(guī)只要求在特定的條件下才啟動OBD系統(tǒng)的監(jiān)測功能。實際上，即使超出了條件規(guī)定的范圍，但只要OBD系統(tǒng)能夠進行可靠的監(jiān)測，往往照樣會啟動其監(jiān)測功能。比如法規(guī)GB 18352.3-2005明確規(guī)定：缺火監(jiān)測的最高轉(zhuǎn)速為4500r/min或比新車型式認證中的Ⅰ型排放測試期間出現(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)能夠可靠地進行缺火監(jiān)測，該監(jiān)測功能即使在轉(zhuǎn)速超出規(guī)定范圍時也不會關閉。