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1、资车节能.口 口 助组 日 目 困 如 国.纂O B O系统的现状及其发展趋势潘朋 ，颜 伏 伍，方 茂 东(1.武汉理工大学，湖北 武汉 43007 0;2.中国汽车技术研究中心，天津 3 00162)摘要:本文介绍了O B D系 统的工作原理和组成，国内外O B D系统的发展现状，以及O B D系 统的未来发展方向。通过系 统的介绍，使读者对O B D 技术及其发展状况有了 全面的了 解。关键词:O B D系统;现状;发展趋势 在 1 9 5 0 年，全世界只有5 0 00万辆汽车，大约每 1 000 人仅有 2 辆汽车，随着汽车工业的迅猛发展，截至2 0 05年，全球已经拥有8.5 亿辆
2、汽车，平均每 1 0 0 人拥有 13辆汽车。汽车保有量的激增，使得由于汽车尾气排放造成的大气污染问题日 益凸显。为了有效地控制汽车尾气排放污染，一种先进的尾气排放实时监控技术O B D(车载自 诊断系统O n-B o a rdD i a g n o s t i c s)被研制出 来。o B D系 统能够很好地检测在用车的排放，是当今在用车排放管理的最有效手段之一。标定。O B D的硬件主要由各传感器、电子控制单元(E C U)、O B D连接器插口、故障指示灯、执行器及线路等与发动机废气控制相关的子系统组成。OB O系统的工作原理和组成，.1 0 B D系统的工作原理 O B D系统可以随时
3、监控汽车上与排放相关的部件，来判断汽车是否尾气超标。一旦某些部件发生故障而导致排放超标，系统会马上发出警示，故障指示灯(M I L)或检查发动机(C h e c k E n g i n e)警告灯点亮，同时动力总成控制模块(P C M)将故障信息存人存储器，通过解码器可以 将故障码从P C M中读出。如果故障被排除，监控器在连续3 次未接收到故障信号后，故障指示灯将熄灭。故障指示灯熄灭后，发动机进行暖机循环40次，则故障代码会自动从存储器中被清除。1.2 0 B D系统的组成 O B D系统比较复杂，其功能由软件和硬件共同实现。O B D的软件包括故障诊断控制策略代码和标定。在发动机控制系统软
4、件包中，O B D部分的代码占整个软件内容的一半，有超过 巧0 个可能的故障代码。典型的O B D软件包括6 万行代码和 1.5 万个2 国内外0 日 0系统的发展现状2.1 美国的O B D系统发展现状 美国的O B D系统经历了O B DI(第一代车载诊断系统)和O B D ll(第二代车载诊断系统)两个阶段。O B D n 是在O B DI 的基础上功能不断完善的产物，两个阶段的系统都存在各自的特点。2.1.1 0 B DI 系统 O B D在八十年代最早起源于美国，美国加州环保局 1 9 85年立法，1 9 8 8 年开始实施，称为O B DI。O B D I 的诊断主要针对车辆的硬件
5、失效，这些被监测的硬件包括氧传感器、废气再循环阀、供油系统和发动机控制系统。O B DI是 O B D系统的早期发展阶段，存在如下明显的缺陷:(1)缺乏统一标准。各不同的生产厂家和不同的车型之间缺乏统一的标准，使得在售后维修时，对不同的车型必须使用不同的插头。对有些系统，还必须使用昂贵的专用解码器。(2)监测功能不强。有些问题 O B DI无法监测，如催化转换器完全失效或己被去除，点火缺火及燃油蒸发污染的排放问题。况且，O B DI仅当失效己经发生时才点亮M IL灯，它无法监测到与排放有关的部件的渐进损坏情况。2.1.2 0 B D l l 系统 为了弥补O B DI系统的缺陷，加州大气资源局
6、于1 9 8 9 年立法，针对 1 9 94至 1 9%年及以后生产的车函 交.节 帷 与 琉 佩万方数据.月龚 哪耀鬓黔姗二袭车节能型制定出了下一代O B D系统的标准，称之为O B Dll。同样的新标准于 1 9 90 年写人了美国联邦大气清洁法，它要求加州以外49 个州的车辆于 1 9%年起一律装备O B D l l。O B D l l 与O B D I 相比，具有以下新特点:(1)扩大了零部件诊断的范围。不仅要诊断对排放产生影响的所有零部件，而且要诊断当发生故障时使其它的O B Dll 诊断被屏蔽的 零部件。(2)增加了对系统的诊断要求，如要求能检测催化器劣化，失火，蒸发系统泄漏等故障
7、。O B Dll 系统需要诊断的与排放相关的零部件和系统如表 1 所不。(3)提供了标准化的硬件和软件。包括标准化的数据诊断接口(S A E 一 J1 9 6 2)(见图1)，标准化的解码器(S A E 一 J1 9 7 s)(见图2)，标准化的电 子通讯协议(K W Z o o o，C A N，C L A S S l l，1 5 0 9 1 4 1 等)，标准化的诊断故障码(D T C，S A E 一 J 2 012)，标准化的维修服务情报(S A E 一 J 2 000)。图1标准化的数据诊断接口(S A E 一 J 1 9 6 2)骊又口图2标准化的 解码器(S A E 一 J 1 9
8、7 s)2.2 欧盟的O B D系统发展现状 从2 0 0 0 年开始，欧共体要求欧洲各国汽车制造商生产的轿车都相应配置欧洲电控汽车故障诊断系统，即E O B D。根据欧共体 E U 一 R i c h t l i n l e l 9 9 9/1 0 2/E G条文的规定，2 0 01 年欧洲所有新生产的轿车(载重小于2.5 吨，仅限于汽油发动机)都要配置E O B D系统，而对于柴油发动机轿车要求在2 0 04年强制配置E O B D系统。配置该系统的目 的就是能够经常监控发动机的废气排放，监控各部件及子系统、汽车底盘、车身附属装置和设备的工作状况，同时还可用作汽车故障诊断及网络故障诊断。E
9、 O B D系统源于O B D n，其基本诊断功能与O B Dll 相似，但两者也有如下的区别:(1)三元催化器诊断的报警条件不同。E O B D系统的报警条件为H c 超过0.4 吵m，而o B Dl l 报警条件为 H C排放超过联邦测试循环限值的 1.75 倍或N O x 排放超过联邦测试循环限值的3.5 倍。(2)失火诊断的区域不同。E O B D系统只要求对发动机转速在4500转/分以下的工况进行诊断，并且在发动机启动时不做诊断要求。O B Dll 则要求在发动机在全工况下进行诊断，且失火诊断必须在发动机启动后立即开始。(3)燃油蒸发泄露诊断的要求不同。E O B D不要求燃油蒸发泄
10、露诊断，但整车系统设计必须确保油箱盖与车辆连接。O B Dll 有严格的蒸发泄露诊断要求，必须能诊测到燃油蒸发排放系统中任何直径大于0.s m m的泄露。(4)O B Dn要求纪录在用车诊断的运行频率，以监控诊断在日 常驾驶中是否频繁运行，而E O B D系统则无此要求。2.3 我国的O B D系统发展现状 我国的O B D技术的研究起步比较晚，但发展很快。在90 年代底，已经有一批科研机构涉足O B D相关技术的研究，取得了一定的成果。随着国m排放标准在全国范围内的逐步实施，O B D技术的研究已经全面展开，包括低排放车辆O B D监测原理，欧洲法规对 O B D系统的技术要求，O B D功
11、能性演示试验失效零部件或模拟器的研制，O B D试验认证程序制订和O B D与在用车排放管理、排放缺陷召回等制度方面的相关研究。在 O B D排放法规的制定和实施上，我国也逐渐与国际接轨，国标 18 3 523 一 2 0 05筷 圣 型汽车污染物排放限值及测量方法(中国m、w阶段)中已明确规定了O B D的排放限值和其功能2 0 0 7 年 第0 5 期 困万方数据资车节能.口 四目 画 娜 翔 目 薰 燕霉.甚表 10 B Dll 系 统需要诊断的与排放相关的零部件和系统系统诊断目的诊断的零部件或系统各注传感器用于诊断和控制器有输入或输出关系的零部件(传感器和驭动器)，工要针对零部件电路进
12、行测试，同时包括传感器输入值合理性判断 进 气 几 力 传 感 器(撇 P)进蕊 济 L 童传感器(琳F)节 气阀体开度传感器(TPS)水温传感器(E C T)进气温度传感器(I A T)氧传感器(仇 5)车速传感器(v s s)凸轮位置传感器(CAM)曲 轴位置传感器(5 8 x)废气再循环阀开度传感器(E G 即)爆震检测传感器发生故障时会点亮O B D 故障指示灯G 传感器(用于缺火诊断时路而状况判别)A B S 车轮速度传感器(司卜)空调压力传感器燃油位咒传感器不影响排放，发生故障时不点故障指示灯，只记 录故障码驭动器点火控制1日 1 路(E S T)喷油嘴控制回路炭罐电磁阀控制回路怠
13、速控制阀废气再循环阀控制器发生故障时会点亮O B D 故障指示灯空调离合器继电器(需通过排放测试确认是否与排放相关)冷却风扇继电器(同h)可变进气管道控制电磁阀(!司卜)不形响排放，发生故障时不点故障指示灯，只记录故障码系统测试用于诊断系统性故障l失火催化转换器氧传感器废气再循环系统供油控制系统冷却系统怠速控制系统造成故障的原因可能是电路或机械性的控制器钡 四试用于诊断和控制器有关的通讯故障，硬件故障，及内存记忆通讯故障内存记忆检食石 史 件故障检查通讯 信号的有无及合理性确认院M/P C M中的软件程序检查就M/l，CM 中的硬件功能函 交.节 挂 与 1.佩万方数据翻日.日月甚蓬 馨蘸毅.
14、截盗车节能性项目 试验规范，而且还规定了全国的第一类车将于2008年7 月1 日 起实施O B D，其他车辆则推迟至2 010 年7 月 1 日 起实施。这预示着先进的O B D技术将在我国汽车尾气排放控制中逐渐被重视和运用。3 O B O系统未来的发展方向 o B D n系统虽然技术先进，对诊断排放问 题也十分有效，但对驾驶者是否接受M IL的警告，则是无能为力的。为此，加州空气资源局(C A R B)正在开发一种更为复杂的随车诊断系统O B DIn，它能够实现目 前 O B Dll 系统所有的功能，同时在原有 O B Dll系统的基础上增加了遥感测控装置。通过该装置，可以将汽车的牌号(VI
15、N)和排放情况实时地报告给排放管理机构。同时也能够接受排放管理机构的随机查询，并将排放情况及时地反馈给排放管理机构。排放管理机构然后根据该车辆排放问题的等级，对其发出指令，包括去何处维修的建议、解决排放问题的时限等。在法律允许的前提下，对超出时限的车辆发出禁行指令。正在开发中的O B DIn系统具有效率高、成本低的优点。在现在的检测系统下，一年或两年一次的年检中，3 0%的车辆有排放故障。但是安装了O B DI-n的车辆可以通过车载遥感勘测来进行远距离监控，这样就可以取消定期的年检了，只有被报告有排放故障的车辆才去进行车检。这样就为车主提供了方便，并节省了车检的成本。只要他们的车辆没有报告有排
16、放故障，那么就不必去做排放试验。另一方面，如果发现了排放问题，很难使O B DIH系统不发出报告，这也是环保部门的主要目的。只有把精力集中在那些实际引起污染问题的车辆上，才能把资金有效地用于提高国家空气质量上。就现在的车检体系，可能很多有排放问题的车辆会逃过检查和维修，特别是在一些没有车检的地区，根本不能发现这类有问题的车辆，但是，一旦采用了O B DIn技术就可以彻底解决这种问题。由此可见，O B DIn系统将是在O B Dll 系 统基础上功能再完善的 产物。4 结语 随着汽车电子技术的发展，O B D系统将更趋复杂，其随车检测功能将更加强大和趋于完善。目 前，国产汽车排放控制系统基本上是
17、直接采用国外成熟产品，国内对O B D 技术的研究尚处于起步阶段，因此，我国应该积极地借鉴国外的O B D技术及其法规并结合本国国情，开发出具有自 主知识产权的O B D系统。参考文献:D i l i pPat e l，M a rkA.C arlo c k.AS t u d yofT h eB e n e fi t s ofo n 一 B o a r dD i agn o s t i c s a n d I n s p e c t i o n a n dM a i n t e n a n c e I nC al i fo rni a，2(X)1，1 2.山呵 C a r l e y 刀n d e rs t a n d i n g O B D 一 1 1:P a s t，P re s e n t&fu t u r e.2(X)1，1 2，(收稿日 期:2(X)7 一 0 7 一 3 1)2 0 0 7 年 第0 5 期 困万方数据