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现代汽车车载诊断系统(OBD)的研究

信息来源:uooqoo.com  时间:2010-04-17  浏览次数:325

  随着全球汽车保有量的逐年增加和人类环保意识的增强,汽车排放物的污染也越来越受世人的关注,世界各国制定的排放法规也越来越严格。由于环保机构要求用更精确的方法探测造成排放上升的发动机性能问题, OBD(On-BoardDiagnostic:车载诊断)系统应运而生。最新推出的第二代车载诊断系统是监测汽车排放的有效手段之一。第二代车载诊断系统最重要的一点就是该系统的设计是为了探测汽车尾气排放物HC、CO、NOx和燃油蒸发污染值是否超过排放限值。 OBD系统不会代替定期的排放测试,但是会起随车排放监测器的作用。作为欧盟汽车排放法规的响应者,中国在不久的将来必定实施EOBD(EuropeanOn-BoardDiagnostic:欧洲车载诊断系统)。
  1 OBD系统概述
  1.1 OBD系统的发展历程
  OBD系统经历了 OBDⅠ(第一代车载诊断系统)和 OBDⅡ(第二代车载诊断系统)、E OBD2个阶段。 OBDⅠ最早在1991年由美国加州规定使用,功能相对简单,主要是诊断与排放有关的零部件的完全失效。 OBDⅠ没有统一的标准, OBD连接器插口、故障代码、通讯协议等形式内容大都不同,给电控汽车的故障诊断和维修带来了诸多不便。第二阶段 OBDⅡ、E OBD系统则非常复杂。 OBDⅡ、E OBD除了对排放有关的部件完全失效诊断外,还要对由于部件老化、部分失效引起的排放超标进行诊断。因此, OBDⅡ、E OBD系统才是真正意义上的实现对在用车整个使用寿命范围内的排放控制。 OBDⅡ、E OBD使用统一的标准,只要用一台仪器即可对各种车辆进行诊断检测,这给全球汽车维修检测提供了极大的方便。
  因为美国和欧洲采用了两种不同的排放法规体系,所以第二代车载诊断系统有 OBDⅡ、E OBD两种形式。美国实施 OBDⅡ,而采用欧洲排放法规的国家则实施E OBD系统。从根源上来说,美国的 OBDⅡ系统实施得更早,标准更严格。美国环保局规定1996年以后生产的轿车和轻型卡车(载重在6.5t以下)的电控系统都要求配置 OBDⅡ系统,并在2000年1月1日开始所有汽车制造商生产的轿车及轻型卡车都必须配置 OBDⅡ系统。加拿大于1998年开始实施 OBDⅡ系统。欧洲则从2000年开始逐步实施E OBD系统,2001年欧洲所有新生产的轿车(载重2.5t以下)仅限于汽油发动机配置E OBD系统,而对于柴油发动机轿车要求到2004年必须强制配置E OBD系统。在我国目前己经颁布的排放法规中欧Ⅱ标准里尚无 OBD的有关规定,但随着欧Ⅲ标准的实施,E OBD的使用必将提上日程。
  1.2 OBD系统的组成
  OBD系统非常复杂。美国加州空气资源委员会(CaliforniaAirResourcesBoard:CARB)的 OBDⅡ系统规定包括70多页的详细法规和几百页的详细SAE及ISO标准。 OBD系统在功能上由软件和硬件共同实现。 OBD的软件ü收险锒峡刂撇呗源牒捅甓ǎ敕⒍刂撇糠忠黄鸸钩烧龇⒍刂葡低车娜砑T谝桓龅湫偷姆⒍刂葡低橙砑校琌BD部分的代码占整个软件内容的一半,有超过150个可能的故障代码。典型的E OBD软件包括6万行代码和1.5万个标定。 OBD的硬件主要由各传感器、ECU(ElectronicControlUnit:电子控制单元)、 OBD连接器插口、故障显示灯、执行器及线路等与发动机废气控制相关的子系统组成。
  1.3 OBD系统的工作原理
  汽车在正常运行时,汽车的电子控制系统输入和输出的信号(电压或电流)会在一定的范围内有一定规律地变化;当电子控制系统电路的信号出现异常且超出了正常的变化范围,并且这一异常现象在一定时间(3个连续行程)内不会消失,ECU则判断为这一部分出现故障,故障显示灯点亮,同时监测器把这一故障以代码的形式存入内部RAM(RandomAccessMemory:随机存储器),被存储的故障代码在检修时可以通过故障显示灯或 OBDⅡ扫描仪来读取。如果故障不再存在,监控器在连续3次未接收到相关信号后,将指令故障显示灯熄灭。故障显示灯熄灭后,发动机暖机循环约40次,则故障代码会自动从存储器中被清除掉。
  1.4 OBD系统的主要特点
  OBDⅡ与 OBDⅠ相比较,最大的改进之处在于 OBDⅡ具有统一的标准,这给电控汽车的故障诊断和检测维修提供了诸多方便。1988年,SAE(美国工程师学会)创建了第一个故障诊断连接器插口和一套故障代码作为标准推广,美国环保局采用了SAE大多数标准并作为推荐世界范围统一使用的标准。所有 OBDII或E OBD装备的汽车都必须包括以下标准化的硬件和软件:标准化的数据诊断接口(SAE-J1962),标准化的解码器(SAE-J1978),标准化的电子通讯协议(kW2000,CAN,CLASSII,ISO9141等),标准化的诊断故障码(DTC,SAE-J2012),标准化的维修服务情报(SAE-J2000)。
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