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車載診斷系統(OBD協議)培訓

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   課程大綱 ---車載診斷系統(OBD協議)培訓

 


車載診斷系統(OBD協議)

1

OBD系統的發展歷史
OBD的概念起源于美國加州空氣資源管理委員會(CARB) ,目的是為了降低和控制 汽車尾氣對大氣的污染
– – – – 加州環保局(CARB)1985年立法,1988年開始實施 診斷要求針對硬件失效 主要零部件包括氧傳感器,廢氣再循環閥,供油系統和發動機控制系統 沒有統一的故障碼和通訊協議標準

第一代OBD(OBD-I)

第二代OBD(OBD-II)
– – – – – – 加州環保局于1989年立法,針對1994-96年及以后生產的車型 擴大了診斷零部件范圍 增加了對系統的診斷要求,如催化器失效,失火,蒸汽泄漏等 以對排放的影響為主,導入失效的具體排放條件 OBD-II排放限值隨LEV,ULEV,SULEV等排放標準不同 建立了標準化故障碼和通訊協議標準

聯邦OBD(Federal OBD-II)
– – 適用于加州以外的49州 要求類似加州OBD-II

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歐洲OBD(EOBD)
– 歐3法規實施時同步實施(2000年) – 法規要求類似美國OBD-II – 沒有EVAP泄漏測試要求 – 歐4對EOBD的要求和歐3相同 – 歐5實施時的EOBD要求:
EOBD排放限值更嚴格 增加對三元催化器NOx轉換率劣化的診測

3

OBD系統功能描述

OBD系統必須具有識別可能存在故障區域的功能,并以故障代碼的 方式將該信息存儲在計算機存儲器內。 – 作用:
– 檢測到與排放相關故障時,OBD系統用儀表板上的MI燈給駕駛 – 員報警 – 故障車可以及時得到修理,使車輛排放達標 OBD系統儲存有識別故障件、故障系統和故障原因的重要信息,有助 于技師迅速診斷,對癥修理,可以降低車主維修成本,并在第一時間使 車輛得到正確維修。

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OBD系統功能描述
OBD 的功能:
– – – – – – – – – – – 記錄失效或故障發生時的運行工況條件 觸發故障警示燈(MI) 配備標準的診斷儀接口 采用標準方法讀取ECU中的數據 ECU 監測與排放有關的零部件和子系統 監測三元催化器 監測氧傳感器 監測油箱通風系統 監測二次空氣系統 監測廢氣再循環系統 失火監測
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OBD-I
OBD-I必須符合下列規定:
儀表板必須有“發動機故障警示燈” (MIL),以提醒 駕駛注意特定的車輛系統已發生故障(通常是廢氣控 制相關系統)。 系統必須有記錄/傳輸相關廢氣控制系統故障碼的功 能。 電器組件監控必須包含:氧傳感器、廢氣再循環裝 置(EGR)、燃油箱蒸汽控制裝置(EVAP)。

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OBD-I
OBD-I的缺陷:
– 遺漏了三元催化器的效率監測 – 遺漏了油氣蒸發系統的泄漏偵測 – 遺漏了發動機是否缺火的檢測
導致碳氫化合物排放增加。再加上OBD-Ⅰ的監測線路敏感度不高,等到發覺車輛 故障再進廠維修時,事實上已排放了大量的廢氣。

– 沒有標準協議
各車輛制造廠發展了自己的診斷系統、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問題。

7

OBD-II
OBD-II系統必須具有下列功能:
– 檢測廢氣控制系統的關聯的元件是否出現“老 化”或“損壞”。 – 必須有警示裝置,從而便于提醒駕駛員,進行 廢氣控制系統的保養與檢修。 – 監控傳感器和執行器的功能。 – 使用標準化的故障碼,并且可用通用的儀器讀 取。
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OBD-II系統的監測項目
氧傳感器

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OBD-II系統的監測項目

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OBD-Ⅱ在發動機運行過程中持續不斷地監控氧傳 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生不 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。當出現中毒或者 老化后,我們將會觀察到氧傳感器的電壓周期大 大增加或者氧傳感器的信號電壓將變得平直。后 圖顯示出氧傳感器老化或中毒時發動機電腦的診 斷曲線。
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OBD-II系統的監測項目

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OBD-II系統的監測項目

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在故障診斷期間,發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換比例上。正常工作條件下,發 動機運轉后,上游氧傳感器不斷檢測發動機尾氣中的剩余氧含量。根 據剩余氧含量的大小決定吸入發動機的混合氣是稀或濃,剩余氧含量 多,混合氣就稀;剩余氧含量少,混合氣就濃。隨著發動機電腦不斷 對燃油系統進行調節,改變噴油量大小,匹配最佳混合氣,因此在上 游氧傳感器產生直流脈動電壓信號,電壓在0.1~0.9V之間變化。廢氣 經過三元催化器處理后,剩余氧含量將大大減少,在下游氧傳感器上 的電壓脈動大大減少,由此,可以斷定三元催化器處于良好工作狀態 (如圖)。如果三元催化器工作不良或者有故障,則在氧化-還原反應 上無法完全對有害物進行完全轉變,則在下游氧傳感器上的電壓脈動 與在上游氧傳感器上的電壓脈動近似相同。如果上、下游氧傳感器的 信號的振幅、頻率接近一致,則表明三元催化器失效(如圖)。發動 機電腦就會立刻通過發動機故障報警燈(MIL)對外發出警報。

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OBD-II系統的監測項目

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OBD-II系統的監測項目

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二次空氣噴射就是發動機在冷車啟動時,由于必須在冷啟動下供 給較濃的混合氣,在低溫下發動機燃燒往往不是很好,大量的CO排出 到大氣中。為了降低這時的尾氣污染以及暖機階段的有害物排放,二 次空氣噴射裝置將新鮮空氣噴入發動機的排氣管,使廢氣中可燃燒成 分繼續燃燒,以減少排放污染物,使之達到歐Ⅲ排放。 噴入發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 發生氧化反應,降低發動機尾氣中的有害物質,同時未完全燃燒的HC 以及CO在與新鮮空氣在排氣過程中繼續燃燒,可以快速對三元催化器 進行預熱,大大縮短三元催化器的反應時間。在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,在發動機冷啟動后,二次空氣噴射裝置工作80~120s便停止工作。 OBD-Ⅱ在發動機運行過程中監控組合閥的空氣流量、電動空氣泵、 電動空氣泵的繼電器。

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OBD-II系統的監測項目

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OBD-II系統的監測項目

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OBD-Ⅱ在發動機運行過程中監控活性炭罐電磁閥和其它相關聯的 傳感器和執行器的檢測。當燃油蒸汽系統工作時,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。如果燃油 箱燃油耗盡時,就會稀釋混合氣。燃油-空氣混合氣的改變可以通過氧 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油蒸汽 控制裝置。當燃油蒸汽控制系統正常時,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油蒸汽控制系統的影響。

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OBD-II系統的監測項目

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OBD-II系統的監測項目

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OBD-II系統的監測項目

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OBD-II系統的監測項目

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OBD-II系統的監測項目

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當發動機點火系統發生損壞時,吸入缸內的混合氣不能及時被點 燃,大量的HC便直接排出汽缸。一部分HC在排氣管中發生燃燒,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大氣中。 OBD-Ⅱ在發動機運行過程中監控發動機的失火率,每次檢測周期 為1000轉曲軸轉數。HC超出正常的1.5倍時相當于發動機的失火率達 2%。 發動機失火會導致發動機曲軸轉速不穩。根據這一特性,發動機 電腦根據發動機的曲軸轉速傳感器來監控發動機曲軸旋轉平穩情況。 發動機失火會改變曲軸的圓周旋轉速度。通常發動機轉動不是勻速的, 每缸在做功時都有一個加速,不做功就沒有加速。四缸機每轉動 720°應有4個加速。 正常情況下,發動機壓縮、做功,先是減速后是加速,屬于正常 現象。當發動機失火時,除了發動機壓縮期間轉速瞬時有所減緩外, 由于發動機失火,缺乏做功時的加速,因此,發動機缺火時的轉速波 動極大。發動機電腦可以通過安裝在曲軸上的轉速/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失火。

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汽油發動機OBD示意圖
01- 發動機控制單元 02- MIL警告燈 03- 診斷接口 04- 空氣質量流量計 05- 燃油系統診斷泵 06- 活性碳罐 07- 活性碳罐電磁閥 08- 節流閥體 09- 車速傳感器 10- 噴油嘴1-4缸 11- 燃油濾清器 12- 爆震傳感器 13- 發動機轉速傳感器 14- 相位傳感器 15- 點火模塊 16- 冷卻液溫度傳感器 17- 二次空氣電磁閥 18- 二次空氣泵 19- 二次空氣泵繼電器 20- 二次空氣組合閥 21- 前氧傳感器 22- 后氧傳感器 23- CAN總線

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OBD相關技術標準 相關技術標準 OBD的相關技術標準主要是由國際標準化組 織(ISO)和國際汽車工程師協會(SAE)制定的。 這些標準已經被普遍接受,并且仍在不斷 發展和更新之中。

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OBD標準
OBD II及EOBD都規定了要遵守的標準化規范,以 便于車輛故障的診斷維修
診斷掃描工具標準 SAE J1978 故障碼標準 SAE J2012 ISO 15031-6 通訊協議標準
SAE J1850(GM;Ford;CHRYSLER等) 等 ISO 9141-2 ISO 14230-4(keyword 2000) ISO 15765-4(CAN)

診斷資料標準 SAE J1979

車輛 ECU

Scan Tool P0300

診斷插座標準 SAE J1962

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故障碼標準

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影響OBD系統的因素 燃油品質 保養維護 配件的質量 環境 駕駛工況 車況
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OBD相關法規

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EU II – EU IV 排放標準

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歐Ⅰ和歐Ⅱ的型式認證試驗項目
Ⅰ型試驗—確定常溫下冷起動后的排氣污染 物 Ⅱ型試驗—怠速下一氧化碳排放量 Ⅲ型試驗—確認曲軸箱氣體排放物 Ⅳ型試驗—蒸發排放量 Ⅴ型試驗—污染控制裝置耐久性
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歐Ⅲ和歐Ⅳ的型式認證試驗項目
Ⅰ型試驗—冷起動后的平均排氣排放量 Ⅲ型試驗—確認曲軸箱氣體排放物 Ⅳ型試驗—蒸發排放量 Ⅴ型試驗—污染控制裝置耐久性 Ⅵ型試驗—低溫(-7℃)下冷起動后CO和HC的 平均排放量 車載診斷(OBD)系統試驗
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國家汽車尾氣排放標準實施日期
試驗項目 I型試驗 III型試驗 IV型試驗 V型試驗 VI型試驗 第III階段 第IV階段

2007.7.1 2010.7.1

車載診斷 第一類汽油車 2008.7.1 (OBD)系 2010.7.1 其它車輛 統試驗
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中國的排放法規

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OBD 系統必須顯示故障的排放極限值

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車輛排放檢測

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燃油特性對輕型柴油車排放的影響

 

 
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