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标题: 点燃式发动机车载诊断系统(OBD)概述（二） [打印本页]

作者: forsuccess 时间: 2012-12-18 23:05 标题: 点燃式发动机车载诊断系统(OBD)概述（二）

目前我国新生产的轿车都装有OBD系统。需要注意的是，这些国产轿车上的OBD系统未必全都开通了该车上所有可能实现的OBD功能。
OBD相关的法规
我国关于轻型汽车发动机OBD的法律依据是GB 18352.3-2005标准《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)》。
GB 18352.3-2005标准规定，OBD系统指的是用于排放控制的车载诊断系统，它必须能识别可能存在故障的区域，能以故障代码的方式将该信息储存在电控单元存储器内，并能通过用于标准诊断连接的串行接口从OBD系统获取所有与排放相关的故障诊断数据，包括与汽车排放有关的零部件检查、诊断、维护或修理时的所有故障代码。
该标准还规定了排放控制诊断系统必须符合的一系列ISO和/或SAE标准。这些标准涉及数字信息交换、数据通讯网接口、排放相关系统、诊断连接接头和相关电路、诊断故障代码的定义等。
OBD的故障监测和判定标准
1.故障监测的任务
OBD的工作以故障监测为基础。故障监测的任务有四个方面：
(1)监测电子控制系统本身的硬件如各种传感器和执行器是否有故障，包括电路的断路或短路等。
(2)监测虽不属于电子控制系统，但却是电子控制系统服务对象的、与排放密切相关的硬件如三效催化转化器是否有故障。
(3)监测发动机工作过程是否正常，如是否有缺火发生等。
(4)监测发动机机械状况是否正常，如机油油位是否太低，冷却液是否太少等。
2.故障监测范围
CARB-OBDⅡ规定的点燃式发动机故障监测范围如下：
(1)发动机缺火监测
(2)氧传感器监测
(3)三效催化转化器监测
(4)蒸发排放物控制系统监测
(5)燃油喷射系统监测
(6)对发动机元件如传感器和执行器进行监测(其中一部分在OBDⅠ中也监测)
(7)排气再循环系统监测
(8)二次空气系统监测
(9)空调系统(氟氯碳致冷剂)监测。
由此可见，CARB-OBDⅡ监测的对象除了空调系统(致冷剂)以外都直接与发动机有关。
EOBD系统只要求重点监测上述CARB-OBDⅡ九种故障监测功能的前4项(发动机缺火、氧传感器、三效催化转化器和蒸发排放物控制系统监测)，同时对动力总成中与计算机相连接的、可能在整车型式认证试验的Ⅰ型排放试验中导致排放超过EOBD限值的所有零部件和系统实施监测。
3.OBD系统对故障判定标准
在OBD系统看来，如果ECU根据各种传感器信号推断，当时与排放有关的部件或系统的失效已经是导致排放污染物超过表2所列的限值，或OBD系统不能满足基本的诊断要求，则认为发生了故障。对于燃用液化石油气LPG或天然气NG的车辆，采用与汽油车相同的排放污染物极限值。
OBD系统的功能
OBD系统的功能就是对发动机电子控制系统实施监测和诊断。监测和诊断的范围取决于法规要求、发动机电子控制系统的功能以及汽车制造厂和发动机电子控制系统供应商的要求。
1.OBD系统主要的监测和诊断功能
即使是满足同样的法规要求，不同厂商制造的OBD系统的监测和诊断功能与策略也不尽相同。以下是一些典型的监测和诊断功能：
(1)电子器件综合监测
监测所有在OBD系统框架内与排放相关的传感器、执行器和功率输出级的功能。OBD系统从以下方面对电子器件进行监测：
● 输入和输出信号的可信度
● 是否对地短路
● 是否对电源正极短路
● 是否断路。
(2)氧传感器监测
● 前氧传感器电压特性偏移和自适应值监测
● 氧传感器加热监测
● 前氧传感器响应时间监测
● 后氧传感器控制限值监测
● 后氧传感器动态特性监测
(3)三效催化转化器监测
当今对所有催化转化器的监测都是基于对储氧能力的监测。为此，必须在催化转化器的前面和后面各设置一个氧传感器。
(4)蒸发排放物控制系统监测
包括对蒸发排放物控制系统炭罐清洗阀故障和系统泄漏故障的监测，至少必须监测其电路的连通状态。
(5)缺火监测
缺火指的是点燃式发动机由于火花塞没有打火、燃油计量不准、压缩压力太低或其它任何原因，导致气缸内的混合气未能燃烧。
缺火可由多种原因引起，涉及燃油、空气和点火等多方面的问题，例如混合气过稀或过浓，火花塞烧损或电触点故障等。缺火会使大量的HC通过排气岐管进入三效催化转化器并在那里燃烧，产生大量的热量，足以通过物理方式(熔融)或化学方式损坏催化转化器。此外，这种未燃混合气一旦排出机外，对环境也是一种额外的污染。即使是孤立的几次缺火都会引起很高的HC排放。经验表明，缺火率达到2%时，HC排放将从原先满足法规限值的水平提高到超过法规限值达50%，见图1。如果发动机缺火的时间超过17%，催化转化器将会损坏。所以电子控制单元必须能进行缺火监测。缺火监测是OBDⅡ区别于OBDⅠ的重要标志。
(6)排气再循环(EGR)系统监测
包括对EGR阀流量不足故障和EGR阀销位置传感器电路故障等的监测。
(7)电子节气门监测
(8)CAN数据总线监测
(9)二次空气流量监测
(10)进气岐管绝对压力限值监测
2.OBD系统监测功能的扩展
OBD系统的监测范围至少要满足法规的最低要求。GB 18352.3-2005有关这方面的要求都是围绕着排放控制而提出的。但是为了便于车辆的维护、修理以及使用的安全，OBD系统的实际功能往往超出了法规的要求。这主要表现在两个方面：
第一，监测对象比法规要求的更多。发动机的零部件可以分成两大类：第一类是，其损坏或者失效会引起排放超过OBD限值或者引起其它监测功能失效的零部件;第二类是，其损坏或者失效不会引起排放超过OBD限值或者引起其它监测功能失效的零部件。法规只规定OBD系统必须能够监测第一类零部件，却并没有要求对第二类零部件也实施监测。但是OBD系统实际的监测范围往往覆盖了一部分第二类零部件。
第二，实施监测的条件比法规的要求更宽松。法规只要求在特定的条件下才启动OBD系统的监测功能。实际上，即使超出了条件规定的范围，但只要OBD系统能够进行可靠的监测，往往照样会启动其监测功能。比如法规GB 18352.3-2005明确规定：缺火监测的最高转速为4500r/min或比新车型式认证中的Ⅰ型排放测试期间出现的最高转速高出1000r/min的转速这两者中的较小者。但是只要OBD系统能够可靠地进行缺火监测，该监测功能即使在转速超出规定范围时也不会关闭。.OBD系统功能的临时关闭
在下列情况下OBD系统可以全部或部分地临时关闭OBD功能：
(1)当燃油箱液面未达到燃油箱名义容量的20%时，制造厂可以关闭OBD功能。
(2)当在环境温度低于-7℃或海拔高于2500m的条件下起动发动机时实施的监测是不可靠的，则制造厂可以在这些条件下关闭OBD功能。
(3)在超出一定数值的环境温度下起动发动机时会导致误诊断，则制造厂也可以要求在这些条件下关闭OBD功能。
(4)路面凹凸不平达到一定程度、变速器换档时，关闭缺火监测。
(5)装有动力输出装置的汽车，当动力输出装置正在工作且影响监测系统时，允许关闭受到影响的监测系统。

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