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)保意識的增強，汽車排放物的污染也越來越受世人的關注，世界各國制定的排放法規(guī)也越來越嚴格。由于環(huán)保機構要求用更精確的方法探測造成排放上升的發(fā)動機性能問題，OBD（On-Board Diagnostic：車載診斷）系統(tǒng)應運而生。最新推出的第二代車載診斷系統(tǒng)是監(jiān)測汽車排放的有效手段之一。第二代車載診斷系統(tǒng)最重要的一點就是該系統(tǒng)的設計是為了探測汽車尾氣排放物HC、CO、NOx和燃油蒸發(fā)污染值是否超過排放限值。OBD系統(tǒng)不會代替定期的排放測試，但是會起隨車排放監(jiān)測器的作用。作為歐盟汽車排放法規(guī)的響應者，中國在不久的將來必定實施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個階段。OBDⅠ最早在1991年由美國加州規(guī)定使用，功能相對簡單，主要是診斷與排放有關的零部件的完全失效。OBDⅠ沒有統(tǒng)一的標準，OBD連接器插口、故障代碼、通訊協(xié)議等形式內容大都不同，給電控汽車的故障診斷和維修帶來了諸多不便。第二階段OBDⅡ、EOBD系統(tǒng)則非常復雜。OBDⅡ、 EOBD除了對排放有關的部件完全失效診斷外，還要對由于部件老化、部分失效引起的排放超標進行診斷。因此，OBDⅡ、EOBD系統(tǒng)才是真正意義上的實現(xiàn)對在用車整個使用壽命范圍內的排放控制。OBDⅡ、EOBD使用統(tǒng)一的標準，只要用一臺儀器即可對各種車輛進行診斷檢測，這給全球汽車維修檢測提供了極大的方便。

　　因為美國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。美國實施OBDⅡ，而采用歐洲排放法規(guī)的國家則實施EOBD系統(tǒng)。從根源上來說，美國的OBDⅡ系統(tǒng)實施得更早，標準更嚴格。美國環(huán)保局規(guī)定1996年以后生產的轎車和輕型卡車（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年開始實施OBDⅡ系統(tǒng)。歐洲則從2000年開始逐步實施EOBD系統(tǒng)，2001年歐洲所有新生產的轎車（載重2.5t以下）僅限于汽油發(fā)動機配置EOBD系統(tǒng)，而對于柴油發(fā)動機轎車要求到2004年必須強制配置EOBD系統(tǒng)。在我國目前己經頒布的排放法規(guī)中歐Ⅱ標準里尚無 OBD的有關規(guī)定，但隨著歐Ⅲ標準的實施，EOBD的使用必將提上日程。

　　1.2 OBD系統(tǒng)的組成

　　OBD系統(tǒng)非常復雜。美國加州空氣資源委員會（California Air Resources Board: CARB）的OBDⅡ系統(tǒng)規(guī)定包括70多頁的詳細法規(guī)和幾百頁的詳細SAE及ISO標準。OBD系統(tǒng)在功能上由軟件和硬件共同實現(xiàn)。OBD的軟件?ü收險鋃峽刂撇唄源?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部分的代碼占整個軟件內容的一半，有超過150個可能的故障代碼。典型的EOBD軟件包括6萬行代碼和1.5萬個標定。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)動機廢氣控制相關的子系統(tǒng)組成。

　　1.3 OBD系統(tǒng)的工作原理

　　汽車在正常運行時，汽車的電子控制系統(tǒng)輸入和輸出的信號（電壓或電流）會在一定的范圍內有一定規(guī)律地變化；當電子控制系統(tǒng)電路的信號出現(xiàn)異常且超出了正常的變化范圍，并且這一異常現(xiàn)象在一定時間（3個連續(xù)行程）內不會消失，ECU則判斷為這一部分出現(xiàn)故障，故障顯示燈點亮，同時監(jiān)測器把這一故障以代碼的形式存入內部RAM（Random Access Memory: 隨機存儲器），被存儲的故障代碼在檢修時可以通過故障顯示燈或OBDⅡ掃描儀來讀取。如果故障不再存在，監(jiān)控器在連續(xù)3次未接收到相關信號后，將指令故障顯示燈熄滅。故障顯示燈熄滅后，發(fā)動機暖機循環(huán)約40次，則故障代碼會自動從存儲器中被清除掉。

　　1.4 OBD系統(tǒng)的主要特點

　　OBDⅡ與OBDⅠ相比較，最大的改進之處在于OBDⅡ具有統(tǒng)一的標準，這給電控汽車的故障診斷和檢測維修提供了諸多方便。1988年，SAE（美國工程師學會）創(chuàng)建了第一個故障診斷連接器插口和一套故障代碼作為標準推廣，美國環(huán)保局采用了SAE大多數(shù)標準并作為推薦世界范圍統(tǒng)一使用的標準。所有OBDII或EOBD裝備的汽車都必須包括以下標準化的硬件和軟件：標準化的數(shù)據(jù)診斷接口（SAE-J1962），標準化的解碼器（SAE-J1978），標準化的電子通訊協(xié)議（kW2000，CAN，CLASSII，ISO9141等），標準化的診斷故障碼（DTC，SAE-J2012），標準化的維修服務情報（SAE-J2000）。

2 OBD系統(tǒng)的檢測對象

　　OBDⅡ要求檢測任何一個與排放有關的部件或系統(tǒng)。重點檢測燃油和空氣測定系統(tǒng)故障、點火系統(tǒng)故障或發(fā)動機間歇熄火故障、廢氣控制輔助裝置故障。

　　3 OBD系統(tǒng)的局限性

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

　?。?） OBD系統(tǒng)的可靠性受車輛運行環(huán)境的影響，在一定的工作場合，如惡劣的運行狀況和異常的工作環(huán)境中，OBD系統(tǒng)有可能出錯，此時一般要暫停OBD系統(tǒng)的工作。而且錯誤的故障指示會降低用戶對OBD系統(tǒng)的可信度，以至于部分用戶在OBD發(fā)出故障警告后對此不予理會，使OBD應有的功能無法實現(xiàn)。

　?。?） OBD系統(tǒng)不能指示如何對車輛進行維修，它只能對車輛進行實時監(jiān)測，把檢測到的故障以代碼的形式存入存儲器，以點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，提醒駕駛員對車輛進行維修。

　?。?） OBD系統(tǒng)不能診斷出汽車電控系統(tǒng)內的所有故障，它僅能監(jiān)測出汽車電控系統(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)對軟件帶來了巨大的挑戰(zhàn)。OBD軟件大約是整個電控汽車軟件的一半。其中任何一個軟件錯誤都能導致錯誤的故障指示或違規(guī)。在軟件精度上，即使99.9% 的精度依然會造成很多系統(tǒng)問題。

　　另外，還有許多關于OBD系統(tǒng)軟件及檢測的困難，例如太敏感、太不敏感和檢測不準確等等。

　　4結束語

　　OBD是一個非常復雜的自診斷系統(tǒng)，用于檢測影響汽車排放的零部件和系統(tǒng)的故障。實施OBD系統(tǒng)的目的就是確定是否由于零部件或子系統(tǒng)的故障導致排放超過最高值。目前，國產汽車排放控制系統(tǒng)基本是直接采用國外成熟產品，國內對OBD領域的研究尚處于起步階段。由于車用排放法規(guī)日趨嚴格，OBD將會被提到一個非常重要的地位。隨著我國排放法規(guī)的不斷提升，我國政府必將制定嚴格的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在用車整個使用壽命范圍內的排放控制。隨著我國歐Ⅲ排放法規(guī)的實施，OBD已成為汽車行業(yè)的熱門話題。

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