obdⅱ第二代車載故障診斷系統(tǒng)

1、obd- ii第二代車載故障診斷系統(tǒng)目前，北京已開始實施國ill汽千排放標準。這一-標準是國家第三階段的排放標準，它相 當于歐洲iii號排放標準,對co、nox、hc、c02釆取更嚴格的限制。而要達到這一目標 就耍通過技術捉升來解決，在汽車運行全程中不斷監(jiān)視尾氣的排放質量，一旦發(fā)現(xiàn)汽車在運 行過程中與控制尾氣排放的相關元件出現(xiàn)故障，就會立刻報警，從而捉醒駕駛員立即對車 進行檢修，以確保汽車時刻處于綠色環(huán)保狀態(tài)。為此，國iii汽車排放標準強制規(guī)定：新車 必須安裝obd車載ti診斷系統(tǒng)(即onboard diagnostics的縮寫)。該系統(tǒng)特點在于檢測點 增多、檢測系統(tǒng)增多，在三元催化轉化器的進

2、、出口上都有氧傳感器。實際上，白1980年代開始,世界各汽車制造廠就在車輛上配備全功能的控制和診斷系統(tǒng)。 這些新系統(tǒng)在車輛發(fā)生故障時可以警示駕駛，并且在維修時可經(jīng)由特定的方式讀取故障代 碼，以加快維修時間，這便是車載診斷系統(tǒng)。到1985年，美國加利福尼亞州人氣資源局(carb)開始制定法規(guī)，要求各千輛制造廠在加利福尼亞州銷售的車輛必須裝置obd系統(tǒng), 這些車輛上配備的obd系統(tǒng)被稱為obd- i (笫一代隨乍診斷系統(tǒng))。obd- i必須符合下列規(guī)定圖2發(fā)動機故障報警燈mil)儀表板必須有“發(fā)動機故障警示燈” (mil),以提醒駕駛注意特定的車輛系統(tǒng)已發(fā)生 故障(通常是廢氣控制相關系統(tǒng))。系統(tǒng)必

3、須有記錄/傳輸和關廢氣控制系統(tǒng)故障碼的功能。電器組件臨控必須包含：氧傳感器、廢氣再循環(huán)裝置(egr)、燃油箱蒸汽控制裝置(evap)o起初加利福尼亞州大氣資源局制定obd i的用意是要減少午輛廢氣排放以及簡化維 修流程，但由于obd【不夠嚴謹，遺漏了三元催化器的效率監(jiān)測、汕氣蒸發(fā)系統(tǒng)的泄漏偵 測以及發(fā)動機是否缺火的檢測，導致碳氫化合物排放增加。再加上obdi的監(jiān)測線路敏 感度不高，等到發(fā)覺車輛故障再進廠維修時，事實上己排放了大量的廢氣。obd-i除了無法有效地控制廢氣排放，它還引起另一個嚴重的問題：各車輛制造廠發(fā) 展了自己的診斷系統(tǒng)、檢修流程、專用工具等，給非特約維修站技師的維修工作帶來許多

4、問題。加利福尼亞州大氣資源局(carb)眼見obdi系統(tǒng)離當初制定的目標愈來愈遠，即 開始發(fā)展第二代隨車診斷系統(tǒng)(obd-ii)oobd-ii可在發(fā)動機的運行狀況中持續(xù)不斷地監(jiān)控汽車尾氣，一旦發(fā)現(xiàn)尾氣超標，就會 馬上發(fā)出警報。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障吋，故障(mil)燈或檢查發(fā)動機(checkengine)警告燈亮， 同時發(fā)動機電腦將故障信息存入存儲器，通過程序可以將故障代碼從發(fā)動機電腦中讀出。根 據(jù)故障碼的提示，維修人員就能迅速準確地確定故障的性質和部位。obd ii圖3 obd ii的監(jiān)控領二、obd-ii的冃的obd-ii比obdi增加了新的監(jiān)測區(qū)域，包括催化轉換器轉換效率和決定發(fā)動機缺火 的曲軸

5、速度，可以獲得任何時間的發(fā)動機缺火、碳氫化合物排放增加的信息。簡單來說， obd- ii系統(tǒng)必須具有下列功能：檢測廢氣控制系統(tǒng)的關聯(lián)的元件是否出現(xiàn)“老化”或“損壞二必須有警示裝置，從而便于提醒駕駛員，進行廢氣控制系統(tǒng)的保養(yǎng)與檢修。監(jiān)控傳感器和執(zhí)行器的功能。使用標準化的故障碼，并r可用通用的儀器讀取。上游氧傳感器下游氧傳感器三、obdii的檢測原理1、三元催化器三元催化器是安裝在汽車排氣系統(tǒng)中最重要的機外凈化裝置，它可將汽車尾氣排出的 co、hc和nox等有害氣體通過氧化和還原作用轉變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮氣。由于 這種催化器可同時將廢氣中的三種主耍有害物質轉化為無害物質，故稱三元。當高溫的汽

6、車尾氣通過凈化裝置時，三元催化器中的凈化劑將增強co、hc和nox三 種氣體的活性，促使其進行一定的氧化還原化學反應，其中co在高溫下氧化成為無色、 無毒的二氧化碳氣體；hc化合物在高溫下氧化成水(h2o)和二氧化碳；nox還原成氮氣和 氧氣。三種冇害氣體變成無害氣體，使汽車尾氣得以凈化。那么，obd-ii對三元催化器作了哪些檢測呢？我們知道，當三元催化器老化吋或者三 元催化器損壞時，就會嚴重削弱其氧化還原能力，從而造成發(fā)動機尾氣嚴重超標。因此， obd-ii在發(fā)動機運行過程中將持續(xù)對co的含量進行檢測。在故障診斷期間，發(fā)動機電腦將不斷比較上游氧傳感器和下游氧傳感器的信號，使之 保持在一定的轉

7、換比例上。正常工作條件下，發(fā)動機運轉后，上游氧傳感器不斷檢測發(fā)動機 尾氣中的剩余氧含量。根據(jù)剩余氧含量的大小決定吸入發(fā)動機的混合氣是稀或濃，剩余氧 含暈多，混合氣就稀；剩余氧含量少，混合氣就濃。隨著發(fā)動機電腦不斷對燃汕系統(tǒng)進行調 節(jié)，改變噴油量大小，匹配最佳混合氣，因此在上游氧傳感器產(chǎn)生點流脈動電壓信號，電 壓在00.9vz間變化。廢氣經(jīng)過三元催化器處理后，剩余氧含雖將大大減少，在下游氧 傳感器上的電壓脈動人大減少，由此，可以斷定三元催化器處于良好t作狀態(tài)（見圖5）。 如果三元催化器工作不良或者有故障，則在氧化還原反應上無法完全対有害物進行完全轉 變，則在卜-游氧傳感器上的電壓脈動與在上游氧傳

8、感器上的電壓脈動近似相同。如果上、f 游氧傳感器的信號的振幅、頻率接近一致，則表明三元催化器失效。發(fā)動機電腦就會立刻 通過發(fā)動機故障報警燈（mil）對外發(fā)出警報。三元催化昜正常三元催化器不正常上渝氧傳城廷圖5正常的三元催化器圖6有故險的三元催化器圖7氧傳感器2、氧傳感器電噴發(fā)動機控制系統(tǒng)屮的氧傳感器是現(xiàn)代汽車屮一個非常重要的傳感器，川來監(jiān)測發(fā)動 機排氣屮氧的含量或濃度，并根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)輸出一個信號電壓，反饋給電腦，從而控制 噴油量的大小。它通常安裝在排氣系統(tǒng)中，直接與排氣氣流接觸。氧傳感器的工作原理與干電池相似，傳感器中的氧化鉛元素起類似電解液的作用。在一 定條件下（高溫和鉗催化），利用氧化

9、錯內外兩側的氧濃度差，產(chǎn)生電位差，且濃度差越大, 電位茅越人。根據(jù)氧傳感器的電壓信號，電腦按照盡可能接近14.7:1的最住空燃比來控制混 合氣的濃度。obd ii在發(fā)動機運行過程中持續(xù)不斷地監(jiān)控氧傳感器的工作靈敏度/老化性能、氧傳感 器信號電壓以及氧傳感器的預熱器。當氧傳感器中毒或者老化后會對氧傳感器產(chǎn)牛不利的一面，這種中毒往往是由于汽油中 的含鉛成份過高，導致氧傳感器鉛中毒。當出現(xiàn)中毒或者老化后，我們將會觀察到氧傳感 器的電壓周期人人增加或者氧傳感器的信號電壓將變得平肓。圖8顯示出氧傳感器老化或屮 毒時發(fā)動機電腦的診斷illi線。圖9 二次空氣噴射裝置1 發(fā)動機電腦 2-空氣泵堆電油 3-空

10、氣泵進氣閥4-組合閥5空筑泵 6-上游氧傳感器 7-三元催化恭3、二次空氣噴射二次空氣噴射就是發(fā)動機在冷車啟動時，市于必須在冷啟動下供給較濃的混合氣，在低 溫下發(fā)動機燃燒往往不是很好，人量的co排岀到人氣屮。為了降低這時的尾氣污染以及 暖機階段的冇害物排放，二次空氣噴射裝置將新鮮空氣噴入發(fā)動機的排氣管，使廢氣中可燃 燒成分繼續(xù)燃燒，以減少排放污染物，使z達到歐iii排放。噴入發(fā)動機排氣管的空氣可以跟廢氣中的有害氣體在排氣過程中發(fā)生氧化反應，降低發(fā) 動機尾氣屮的有害物質，同時未完全燃燒的hc以及co在與新鮮空氣在排氣過程屮繼續(xù) 燃燒，可以快速對三元催化器進行預熱，人人縮短三元催化器的反應時間。在

11、三元催化器達 到工作溫度后，應停止二次空氣噴射，避免造成三元催化器過熱而毀壞。因此，在發(fā)動機 冷啟動后，二次空氣噴射裝置工作80120s便停止工作。obdii在發(fā)動機運行過程中監(jiān)控組合閥的空氣流量、電動空氣泵、電動空氣泵的繼電 器。4、燃汕蒸發(fā)控制系統(tǒng)燃汕蒸發(fā)控制系統(tǒng)的作用是防i卜汕箱內蒸發(fā)的汽汕蒸汽排入大氣。它由蒸汽回收罐（亦 稱活性炭罐）、控制電磁閥及相應的蒸汽管道和真空軟管等組成（見圖11）。蒸汽冋收罐內 充滿了活性炭顆粒，當油箱內的汽油蒸汽經(jīng)蒸汽管道進入蒸汽回收罐時，蒸汽中的汽油分子 被活性炭吸附。燃汕蒸汽回收罐上方的另一個出口經(jīng)真空軟管與發(fā)動機進氣歧管相通，軟 管中部有一個電磁閥控制

12、管路的通斷。當發(fā)動機運轉時，如果電磁閥開啟，則在進氣歧管真 空吸力的作用下，新鮮空氣將從蒸汽冋收罐 下方進入，經(jīng)過活性炭后再從蒸汽回收罐的出 rr進入軟管的發(fā)動機進氣歧管，把吸附在活性炭上的汽油分子（重新蒸發(fā)的）送入發(fā)動機燃 燒，使z得到充分利用。進入進氣歧管的回收燃汕蒸汽量必須加以控制，以防破壞正常的混合氣成分。這一控制 過程山微機根據(jù)發(fā)動機的水溫、轉速、節(jié)氣門開度等運行參數(shù)，通過操縱控制電磁閥的開、 閉來實現(xiàn)。obd-ii在發(fā)動機運行過程屮監(jiān)控活性炭罐電磁閥和其它相關聯(lián)的傳感器和執(zhí)行器的 檢測。當燃油蒸汽系統(tǒng)工作時，一部分汽化的汽油將通過活性炭罐被送入到進氣歧管，無疑 是加濃了混合氣。如果

13、燃汕箱燃汕耗盡時，就會稀釋混合氣。燃汕空氣混合氣的改變町以通過氧傳感器來檢測，因此也可以作為一個重要的檢測尺度來檢測燃汕蒸汽控制裝置。當 燃油蒸汽控制系統(tǒng)正常時，伴隨著活性炭罐電磁閥的開啟，混合氣會被加濃，氧傳感器的電 壓就會上升；當燃油蒸汽控制系統(tǒng)不正常時，盡管活性炭罐電磁閥開啟，混合氣也不會被加 濃，氧傳感器的電壓就不受燃汕蒸汽控制系統(tǒng)的影響。上昨軟停馬器_iwj上阿恃落黠 u4j圖10 obd-ii對二次空氣噴射裝盤的檢測0|1圖11燃油蒸汽控制系統(tǒng)1-發(fā)動機電腦2 電磁閥3活性炭琥a）正常的燃油蒸汽悴制系統(tǒng)-wjlm-b）不正常的燃油蒸汽控制系統(tǒng)圖12用氧傳感器信號對燃油蒸汽控制裝胃進

14、行診斷隨著車輛的使用，一些橡膠元件會老化，導致燃油蒸汽控制系統(tǒng)不密封，冇汽油蒸汽排 向大氣屮。因此，耍對燃汕蒸汽 控制系統(tǒng)進行泄漏診斷，見圖13。在這個系統(tǒng)屮為了更好 地檢測密封性，在普通的燃汕蒸汽控制系統(tǒng)屮又增加了系統(tǒng)診斷空氣泵和空氣泵用的濾清 器。系統(tǒng)診斷空氣泵是一個執(zhí)行器，同時又是一個傳感器。作為執(zhí)行器時，它是一個空氣 泵，用來產(chǎn)生氣體壓強；作為傳感器吋，又是一個壓力傳感器，以檢測系統(tǒng)壓力降低情況。圖13燃油蒸汽系統(tǒng)泄漏診i一發(fā)動機電腦？一電磁閥3活性議塔一系統(tǒng)診 斷空氣泵5-濾淸器圖14 燃油蒸汽系統(tǒng)控制系統(tǒng)正常當系統(tǒng)處于診斷過程時，通過活性炭罐電磁閥將真空管與燃油蒸汽系統(tǒng)隔絕，通過系

15、統(tǒng)診斷 空氣泵對燃油蒸汽系統(tǒng)加壓，發(fā)動機電腦將檢測燃油蒸汽系統(tǒng)中的氣體壓力，從而判斷系統(tǒng) 的密封性能（如圖14）。舌寶管接竝開關頻片進氣閥到空弓濾清器真空開關膜片上腔原片下膠排氣閥活性艱琨停止閥圖15燃油蒸汽系統(tǒng)診斷空氣泉91徽小泄漏l2_r *a）微小泄漏sa量泄漏s16燃油蒸汽控制系統(tǒng)泄*檢測系統(tǒng)診斷空氣泵有三個接頭，其中最上端連接發(fā)動機節(jié)氣門示方的真空管，左下端接頭 連接燃油蒸汽控制系統(tǒng)，右下端接頭連接空氣濾清器。真空開關通過得電將真空引入到膜 片上腔，因此，膜片向上移動的動力源為發(fā)動機真空。膜片向下移動時，在真空開關失電后, 膜片在彈簧作用下向下移動，產(chǎn)生氣體壓強，同時為了使膜片上腔不

16、產(chǎn)生真空吸力，必須 在膜片上腔引入空氣進行壓力平衡，空氣將市空氣濾清器通過連同管道到達膜片上腔，從 而便于膜片向下移動，對系統(tǒng)進行加壓。當燃汕蒸汽控制系統(tǒng)密封不良時，膜片下移距離很 大，此時，安裝在系統(tǒng)診斷空氣泵上端的舌簧管接觸開關就會閉合，向發(fā)動機電腦發(fā)出反 饋指令，發(fā)動機電腦發(fā)出指令便再次將膜片上拉和向下釋放、加壓。如此反復，發(fā)動機就可 以根據(jù)膜片上下移動的頻率來確定系統(tǒng)是處于微小泄漏還是大量泄漏。如圖16a,頻率較小, 發(fā)動機電腦根據(jù)頻率可以判斷，此系統(tǒng)為微小泄漏。16b屮頻率變化較大，則可判斷此系統(tǒng) 為大量泄漏。圖17發(fā)動機失火檢測系統(tǒng)a）無失火b有失火圖18發(fā)動機失火檢測系統(tǒng)工作原理

17、例如：4號汽st失火°a曲軸轉速信反識別i缸或4匕b凸輪軸位憂信號。判虹信號、用來識別1st。信a+b二4缸失火。1- 發(fā)動機電腦2- 凸輪軸轉速位蜀傳感器5、發(fā)動機失火檢測系統(tǒng)當發(fā)動機點火系統(tǒng)發(fā)主損壞時，吸入缸內的混合氣不能及時被點燃，人量的hc便直接 排岀汽缸。一部分hc在排氣管屮發(fā)生燃燒，導致三元催化器損壞；另一部分hc沒有完全 燃燒便直接排向人氣中。obdii在發(fā)動機運行過程中監(jiān)控發(fā)動機的失火率，每次檢測周期為1000轉曲軸轉數(shù)。 hc超出正常的1.5倍時相當于發(fā)動機的失火率達2%。發(fā)動機失火會導致發(fā)動機曲軸轉速不穩(wěn)。根據(jù)這一特性，發(fā)動機電腦根據(jù)發(fā)動機的illi軸 轉速傳感器

18、來監(jiān)控發(fā)動機曲軸旋轉平穩(wěn)情況。發(fā)動機失火會改變曲軸的圓周旋轉速度。通 常發(fā)動機轉動不是勻速的，每缸在做功時都冇一個加速，不做功就沒冇加速。四缸機每轉動 720。應有4個加速。正常情況下，發(fā)動機壓縮、做功，先是減速后是加速，屬于正常現(xiàn)象。當發(fā)動機失火時, 除了發(fā)動機壓縮期間轉速瞬時有所減緩外，由于發(fā)動機失火，缺乏做功時的加速，因此， 發(fā)動機缺火時的轉速波動極人。發(fā)動機電腦可以通過安裝奮曲軸上的轉速/位置傳感器來感 知瞬時的角速度變化情況，從而確定哪一缸出現(xiàn)失火。四、第三代車載故障診斷系統(tǒng)obd-ii系統(tǒng)技術先進，對探測排放狀況十分有效。當發(fā)現(xiàn)故障報警燈點亮時，應立即 將車送到維修站進行檢修。但對

19、駕駛者是否接受mil的警告，obd-ii是無能為力的，而第 三代車載故障診斷系統(tǒng)（0bdi11）解決了這個問題。obd iii的主要bl的是使汽車的檢測、維護和管理合為一體，以滿足環(huán)境保護的要求。 obd-iii系統(tǒng)會分別進入發(fā)動機、變速器、abs等系統(tǒng)ecu中去讀取故障碼和其它和關數(shù) 據(jù)，并利用小型車載通訊系統(tǒng)，如gps導航系統(tǒng)或無線通信方式將車輛的身份代碼、故障 碼及所在位置等信息自動通告管理部門，管理部門根據(jù)該車輛排放問題的等級對其發(fā)出指 令，包括去哪里維修的建議，解決排放問題的時限等，還可對超出時限的違規(guī)者的車輛發(fā)出 禁行指令。因此，obdiii系統(tǒng)不僅能對車輛排放問題向駕駛者發(fā)出警告

20、，而且還能對違規(guī) 者進行懲罰。五、車載故障診斷系統(tǒng)案例ds-2101 obdii車載故障診斷系統(tǒng)是深圳市多森軟件開發(fā)有限公司最新推出的汽車故 障碼掃描工具。基本支持現(xiàn)有通用obd-ii協(xié)議，并與眾多軟件兼容?？赏ㄟ^車載dtu設 備同服務平臺相連，進行數(shù)據(jù)的交換。它也可通過藍牙同個人平臺（可安裝在pc或者智能 手機）通信。1、產(chǎn)品特點：標準obd-ii 16p公座，連接牢靠，插上即可使用，無需專業(yè)人員安裝；體積小，性能穩(wěn)定，內置防止短路和過壓保護電路，安全可靠；支持現(xiàn)有通用obdii協(xié)議，包括:iso 15765-4（can） js014230-4kwp2000） jso9141-2 , j1850 vpw, j1850 pwm；無線傳輸遵循blueto