點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機車(chē)載診斷系統(OBD)概述

發(fā)動(dòng)機電子控制系統十分復雜，系統中的任何一個(gè)元件出了故障，或者出現導線(xiàn)折斷、針腳松脫或接觸不良等，都會(huì )使得整個(gè)系統發(fā)生故障，導致污染物排放的急劇增加。僅僅依靠傳統的檢測工具是很難達到這一目的。所以現代發(fā)動(dòng)機電子控制系統都配備了自診斷系統，稱(chēng)為車(chē)載診斷系統(OBD)，即On-Board Diagnosis系統。

點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機OBD涵義

車(chē)載診斷系統(OBD)的要點(diǎn)是：不斷監測系統各種數據的異常，從中找出故障信息，一方面采取臨時(shí)補救措施，另一方面將故障信息送往ECU中的RAM，記錄在案，等待維修人員調閱并查明故障原因后處置，必要時(shí)還通過(guò)故障指示器MI(Malfunction Indicator)通知駕駛者。也有將故障指示器稱(chēng)為故障指示燈MIL(Malfunction Indicator Lamp)。

OBD與傳統的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機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、恢復其使用功能，有意無(wú)意地忽略排放的問(wèn)題;OBD則在此基礎上保證不因發(fā)動(dòng)機故障而使排放惡化。

對OBD應該從幾個(gè)方面去理解：一方面，它是一項排放控制的技術(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不僅對于新車(chē)型式認證，而且對于在用車(chē)的排放控制都非常重要。

但是，OBD并不是萬(wàn)能的。事實(shí)上，OBD技術(shù)的許多方面還有待完善和發(fā)展。這是因為某一種污染物排放的超標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排放超標可能是因為起動(dòng)控制不佳，或者缺火，或者可變氣門(mén)系統控制失效，或者蒸發(fā)排放物控制失常，或者二次空氣系統控制失靈等。其次，這些問(wèn)題可能是由于電子元器件故障，或者導線(xiàn)或接插件接觸不良，或者短路和斷路引起。第三，也可能是由于機械故障，如可變氣門(mén)系統的機械故障，活塞、活塞環(huán)和氣缸壁磨損過(guò)度，曲軸箱強制通風(fēng)系統故障或者潤滑系統的分離器失效等純粹機械方面的原因，甚至可能是由于三效催化轉化器失效引起。所以，現場(chǎng)情況將會(huì )非常復雜，至少目前的OBD系統還沒(méi)有辦法直接將某一種污染物排放的超標與某一個(gè)故障一一對應地聯(lián)系起來(lái)。它充其量只能在滿(mǎn)足一定條件的情況下根據監測到的故障信息推測發(fā)動(dòng)機的哪些區域可能有問(wèn)題，然后依靠知識和經(jīng)驗，通過(guò)按部就班的人工檢查去發(fā)現和解決問(wèn)題。由此可見(jiàn)，利用OBD查找發(fā)動(dòng)機排放超標的原因，這是一個(gè)復雜的過(guò)程，其中既有嚴密的邏輯性，又有相當的不確定性;既有必然性，又有偶然性。不過(guò)，只要使整個(gè)發(fā)動(dòng)機的各個(gè)系統都恢復了正常工作，那么排放超標的問(wèn)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(chē)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(chē)工程師協(xié)會(huì )(SAE)所制定的標準，要求從 1988 車(chē)型年起，所有在加州銷(xiāo)售的車(chē)輛都必須具有基本的車(chē)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(xiāo)售的新車(chē)必須滿(mǎn)足相關(guān)的車(chē)載診斷技術(shù)要求，這就是后來(lái)所說(shuō)的OBDⅠ，是OBD發(fā)展的初級階段。 OBDⅠ只能監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(chē)載診斷信息的數據通訊協(xié)議以及連接外部設備和ECU的診斷接口并未被標準化。

后來(lái)，汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )(SAE)在OBDⅠ的基礎上對通訊協(xié)議、診斷接口等技術(shù)細節進(jìn)行了標準化，發(fā)展成為第二代車(chē)載診斷系統，即OBDⅡ。美國加利福尼亞州空氣資源局(CARB)為了滿(mǎn)足從1992年開(kāi)始執行的更為嚴格的排放法規，要求從1994車(chē)型年開(kāi)始在加州銷(xiāo)售的部分轎車(chē)，從1996車(chē)型年開(kāi)始在加州銷(xiāo)售的全部轎車(chē)，必須采用OBDⅡ，又稱(chēng)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(chē)型年開(kāi)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)機電子控制系統的一部份，連續地監測與排放有關(guān)的系統和元件的各種數據。OBDⅡ規定：重大故障或超常排放值的發(fā)生都要通過(guò)故障指示器向駕駛者顯示;故障信息儲存在RAM中的故障信息存儲器中，必要時(shí)還須自動(dòng)修正;廢氣進(jìn)入三效催化轉化器之前的有害有毒物質(zhì)濃度不得超過(guò)FTP限值的1.5倍。

與OBDⅠ相比，OBDⅡ在診斷功能和標準化方面都有較大的進(jìn)步。故障指示器、診斷接口、外部設備和ECU之間的通訊協(xié)議以及故障代碼都通過(guò)相應的標準進(jìn)行了規范化。此外，OBDⅡ可以提供更多的數據讓外部設備讀取，這些數據包括故障代碼、一些重要信號或指標的實(shí)時(shí)數據，以及凍結幀信息等，見(jiàn)表1。

自2000年1月1日起，所有在歐盟成員國內上市銷(xiāo)售的新定型的汽油車(chē)必須滿(mǎn)足歐洲車(chē)載診斷系統(EOBD)，即European On Board Diagnosis的規定。EOBD的要求較為寬松，例如不對燃油箱蒸發(fā)排放物泄漏進(jìn)行診斷。值得一提的是，通過(guò)了CARB-OBDⅡ認證的汽車(chē)可以被執行EOBD的國家和地區所接受;但是，通過(guò)了EOBD認證的汽車(chē)卻不能被執行CARB-OBDⅡ的國家和地區所接受。

EOBD系統只要求重點(diǎn)監測CARB-OBDⅡ九種故障監測功能的前4項(發(fā)動(dòng)機缺火、氧傳感器、催化轉化器和蒸發(fā)排放物控制系統監測)，同時(shí)監測動(dòng)力總成中與計算機相連接的、可能在整車(chē)型式認證試驗的Ⅰ型排放試驗中導致排放超過(guò)下列EOBD限值的所有零部件和系統：

CO：3.2g/km

HC：0.4g/km

NOX：0.6g/km

此外還要監測與計算機連接并涉及排放的所有零部件和系統，至少要監測電路的連接狀態(tài)。具體的監測對象因各個(gè)系統的構造而異。

正在開(kāi)發(fā)中的新一代OBD系統即OBDⅢ系統能夠利用車(chē)載小型無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統，通過(guò)無(wú)線(xiàn)蜂窩通信、衛星通信以及全球定位系統GPS將車(chē)輛的故障和所在位置等信息自動(dòng)通知管理部門(mén)。管理部門(mén)可根據這些信息對其發(fā)出指令責成其進(jìn)行維修，如逾期不修，可對其進(jìn)行處罰。

車(chē)載診斷在我國起步較晚。中國的排放法規中籠統地稱(chēng)之為OBD，并沒(méi)有區分OBDⅠ和OBDⅡ。但是，中國的排放法規基本上借用歐盟的排放法規，所以中國的OBD系統幾乎等同于EOBD系統。

2005年4月5日，國家環(huán)?？偩诸C布了GB 18352.3-2005標準《輕型汽車(chē)污染物排放限值及測量方法(中國Ⅲ、Ⅳ階段)》，自2007年7月1日起對上市銷(xiāo)售的新定型車(chē)型實(shí)施該標準，而OBD是國Ⅲ、國Ⅳ階段排放法規必須執行的內容，故由此明確了我國對OBD功能的相關(guān)要求。此項標準的OBD部分基本上照搬了歐盟的標準，與EOBD并無(wú)二樣。至此，OBD作為強制性要求首次出現在我國的法規標準中。