简述欧盟法规(EU)No 168∕2013中摩托车OBD要求.pdf

简述欧盟法规 EU No 168 2013 中摩托车 OBD 要求 李志锐 1 2 王 青 1 2 郑 义 1 2 邱鹏旭1 2 窦金泉1 2 石 伟 1 2 天津大学内燃机研究所 天津 300072 2 国家摩托车质量监督检验中心 天津 摘要 简述欧美等主要国家地区标准法规对摩托车车载诊断系统 OBD 要求现状 并重点介绍了 最新颁布的欧盟法规 EU No 168 2013 中对摩托车 OBD 的要求 该法规对我国摩托车行业研发 OBD 系统有着重要的指导意义 关键词 欧盟 L 类车辆 摩托车 OBD 中图分类号 U483文献标识码 A文章编号 2095 8234 2014 05 0092 05 Resume the OBD Requirement of the Motorcycle in Regulation EU No 168 2013 Li Zhirui1 2 Wang Qing1 2 Zheng Yi1 2 Qiu Pengxu1 2 Dou Jinquan1 2 Shi Wei1 2 1 Tianjin Internal Combustion Engine Research Institute Tianjin University Tianjin 300072 China 2 National Motorcycle Quality Supervision and Inspection Center Tianjin Abstract This paper tries to describe the OBD On Board Diagnostics standards and regulations require ment of motorcycle in the Europe and America and other countries and regions and chiefly introduce OBD requirement in the new Regulation EU No 168 2013 This regulation can give an important guiding sig nificance for the development of OBD system of our country s motorcycle industry Keywords EU European Union Category L Motorcycle OBD 作者简介 李志锐 1978 男 工程师 主要研究方向为摩托车排放测试技术以及相关标准法规 小 型 内 燃 机 与 车 辆 技 术 SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE 第 43 卷第 5 期 14 年 10 月 Vol 43 No 5 Oct 2014 引言 2013 年 1 月 15 日欧洲议会和理事会发布了关 于两轮或三轮车辆及四轮车批准和市场监督的法规 EU No 168 2013 该法规主要涉及两轮或三轮车辆 及四轮车批准和市场监督 规定了 L 类车辆功能安 全 环保性能和车辆结构的通用条件 并且撤销了 15 项指令 在该法规中明确提出了 L 类车辆强制安装 OBD 的要求 OBD On Board Diagnostics 是车载诊断系统的 简称 在欧盟法规 EU No 168 2013 中定义为 车载 诊断系统 或 OBD 系统 指能通过存储内存中的故 障码识别可能的故障区域的系统 EU No 168 2013 是全世界首个明确强制要求 摩托车安装 OBD 系统的法规 它的发布可以说是摩 托车发展进程中的一个历史性事件 为了使企业应 对 OBD 要求 本文将简单介绍一下欧美主要国家地 区摩托车 OBD 要求的现状以及欧盟新法规中 OBD 的具体要求 1 欧美等主要国家摩托车 OBD 现状 随着计算机控制技术的发展 在机动车产品中 得到越来越多的应用 开始出现了可以自动检测汽 车排放系统故障并通过车辆仪表上的指示灯提示驾 驶员的先进电子系统 这就是通常所说的车载诊断 系统 该系统有助于驾驶员和维修单位发现并修复 车辆排放系统的故障 使车辆始终保持在最佳排放 控制水平 最先提出OBD概念的是美国通用汽车公司 GM 目的是监测排放控制系统 一旦发现故障 OBD 系统 第 5 期 就会点亮仪表板上的特定指示灯来通知驾驶员 同 时在车载计算机 一般称为发动机控制单元或模块 即 ECU 或 ECM 内记录一个代码 这个代码可通过 特殊设备读取以便于排除故障 目前车载诊断系统 OBD 现已广泛地应用于轻 型车辆 正在开发中的新一代 OBD 系统即未来 OBD 系统 它能够利用车载小型无线系统 通过 移动网络 卫星通信等手段将重要信息自动通知车 主和管理部门 1 1美国 美国环保署 EPA 要求自 1991 年起所有在美国 销售的新车必须满足相关的车载诊断技术要求 这 就是后来所说的 OBD 阶段 在 OBD 阶段 主要 监控部分部件的工作情况 监督一些与排放相关的 电路故障 其诊断功能很有限 在此阶段 对于车载 诊断信息的数据通讯协议以及连接外部设备和 ECU 的诊断接口并未被标准化 给诊断和维修带来很多 不便 经过一段时间的发展 美国汽车工程师协会 SAE 在 OBD 的基础上对通讯协议 诊断接口等 技术细节进行了标准化 车载诊断系统进入第二阶 段 即 OBD 美国环保署 EPA 从 1996 车型年开始 在全美推行 EPA OBD 目前美国实施的是 OBD 的改进版 与 OBD 相比 OBD 作为整合于发动机电子 控制系统的一部分 可以连续监测与排放有关的系 统和元件的各种数据 OBD 标准规范中规定 当重 大故障或异常排放值发生时 OBD 系统就点亮故 障灯 MIL 报警以提醒驾驶者 故障信息储存在随机 存储器 Random Access Memory RAM 中的故障信 息存储器中 必要时可自动修正 根据美国联邦测试 要求 当汽车排放水平已达到新车排放标准限值的 1 5 倍时 点亮故障灯并存贮故障码 与 OBD 相比 OBD 在诊断功能和标准化方 面都有较大的进步 故障指示器 诊断接口 外部设 备和 ECU 之间的通讯协议以及故障代码都根据相 应的标准进行了规范化 此外 OBD 可以提供更多 的数据让外部设备读取 这些数据包括故障代码 一 些重要信号或指标的实时数据以及冻结帧信息等 不过在美国 因为摩托车保有量相对较小 截至目 前为止 管理机构尚未提出摩托车安装 OBD 的要求 1 2欧洲 1998 年 10 月 13 日 欧共体通过指令 70 220 EEC 98 69 EC 附件 该指令适用于欧 和欧 排 放法规 借鉴美国经验 要求自 2000 年 1 月 1 日起 所有在欧盟成员国内上市销售的新定型的汽油车必 须满足欧洲车载诊断系统 EOBD 即 European On Board Diagnosis 的规定 EOBD 的要求较为宽松 例 如不对燃油箱泄漏蒸发排放物进行诊断 对于摩托 车是推荐执行 OBD 要求 没有强制要求 在 2013 年 1 月 15 日发布的 EU No 168 2013 提出在摩托车上 强制安装 OBD 的要求 明确了在 L 类车辆上安装 OBD 系统的时间进度 阈值以及具体测试过程和要 求等 1 3EOBD 和美国 OBD 的差异 不论 EOBD 还是美版 OBD 其实也是 OBD 系 统发展中的的第二阶段 EOBD 与美版 OBD 基本 的功能要求和通讯协议 接口等基本一致 当然也存 在一些差异 1 EOBD 使用 MVEG B 试验循环结合固定的绝 对排放限值 OBD 采用 FTP Federal Test Procedure 联邦试验程序 排放限值的 1 5 倍作为 OBD 排放 限值 2 EOBD 中失火诊断区域只要求 4500r min 以 下 OBD 则要求在发动机全工况下诊断 3 EOBD 不要求对燃油箱蒸发污染物泄露诊 断 但整车系统设计必须确保油箱盖与车辆连接 4 EOBD 不要求节温器和 PCV 系统诊断 OBD 则要求 5 EOBD 规定按照 ECE EUDC 循环诊断任何导 致污染物排放高于 EOBD 限值的故障 CARB 要求 在任何可能的行驶工况下 必须能够诊断任何导致 排放高于 FTP 标准 1 5 倍限值的故障 6 EOBD 要求记录出现故障码后车辆行驶里 程 OBD 则不要求 7 EOBD 允许燃油位置低于 20 时不进行失火 诊断 OBD 则要求为 15 8 EOBD 允许在失火诊断可能出现误诊断情况 下提高失火诊断限值 而 OBD 则允许失火诊断在 可能出现误诊断的情况下进行延迟 李志锐等 简述欧盟法规 EU No 168 2013 中摩托车 OBD 要求93 小型内燃机与车辆技术第 43 卷 9 在进行演示试验时 EOBD 和 OBD 都要求进行失 火 前氧传感器 催化器故障诊断演示 但 CARB 特 殊要求进行 Fuel trim 供油修正 和 EGR 系统故障 诊断演示 而 EOBD 则要求进行任何其他导致污染 物排放超过 EOBD 限值的排放控制零部件或系统的 故障诊断 1 4中国 GB 18352 3 2005 轻型汽车污染物排放限值及 测量方法 中国 阶段 首次提出在轻型汽车施 行 OBD 强制性要求 GB 18352 3 2005 是修改采用 欧盟 EU 对 70 220 EEC 指令进行修订的 98 69 EC 指令以及随后截止至 2003 76 EC 的各项修订指令的 有关技术内容产生的 OBD 部分基本照搬了欧盟的 标准 因为路况 油品以及售后维修保养等一系列问 题 我国在具体实施中的尺度可能与欧盟有所不同 目前中国 日本等国家正在就摩托车安装 OBD 系统的可行性 技术要求 测试要求进行研究论证 相信在不久的将来摩托车上安装 OBD 将会成为发 展趋势 2 欧盟 EU No 168 2013中的OBD要求 2 1一般要求 欧盟 EU No 168 2013 中提出了 OBD 系统的一 般要求 1 L 类车辆应装备有 OBD 系统 该系统应符合 授权法案规定的功能要求和测试程序 授权法案依 据 EU No 168 2013 第 21 条第 5 段内容规定 同时 日期应符合本法规附录 规定 2 在欧 IV 阶段 L3e L4e L5e A L6e A 和L7e A 类 子类 的车辆应装置有 阶段 OBD 系统 监控 排放控制系统的任意电路和电子故障 并能在排放 结果超过规定的排放阈值时报告该故障 具体阈值 见表 1 这一要求见法规附录 的 1 8 1 条 相关车型 实施的具体日期见表 2 3 在欧 V 阶段 L3e 到 L7e 类车辆应装置 阶 段 OBD 系统 来监控排放控制系统的任意电路和电 子故障并能在排放值超过表 1 确定的排放阈值时触 发警报 对于这些类 子类 车辆 阶段 OBD 系统 在显著降低发动机扭矩的任何操作模式被触发时也 应报告 这一具体要求见法规附录 的 1 8 2 条 相 关车型实施的具体日期见表 2 4 依 EU No168 2013 附录 的 1 8 3 条所确定 的日期和法规中条款 23 5 规定要求 在欧 V 阶段 L3e L5e A L6e A 和 L7e A 在满足 阶段 OBD 条 件的基础上还要符合 OBD 阶段的要求 该系统可 以监控和报告排放控制系统的故障和劣化 当故障 和劣化导致排放结果超过附录 B2 确定的排放阈 值时报告故障 5 为了协调 OBD 系统的功能安全报告或排放控 制系统失效 有效地改善车辆的维修 对于 OBD 具 体技术要求欧盟委员会应依据 EU No 168 2013 中 条款 75 加强对授权条例的实施 具体的内容包括 EU No 168 2013 中条款 21 中 1 至 4 段和附录 II C 第 11 段所列项目中的功能性 OBD 要求和测试 程序以及附录 的 型试验 在法规 168 2013 中也明确了在车辆型式认证上 强制实施的时间表 见表 2 在 EU No 168 2013 中一般要求中提到了阈值 阈值就是临界值的意思 就污染物排放控制而言 当 污染物排放超过一定限值就必须报告该故障 在 EU No 168 2013 中明确了污染排放限值 OBD 阈 值的型式批准和生产一致性要求 具体见表 1 和表 表 1 欧 阶段 阶段 OBD 阈值 序号车辆种类名称动力种类 排放等 级阶段 CO 最大值THC 最大值NOx 最大值 测试循环 OT1 mg km OT2 mg km OT3 mg km 1L6e A 道路轻型四轮车点燃式 压燃式 混合动力欧 36102690850ECE R47 2 L3e 带边斗的两轮摩托车 L4e 不带边斗的两轮摩托车 L5e A 三轮车 L7e A 重型道路四轮车 点燃式 点燃式混合动力 Vmax 130km h 点燃式 点燃式 欧 21701400350WMTC 2 阶段 混合动力 Vmax 130km h2170630450WMTC 2 阶段 压燃式 压燃式混合动力2170630900WMTC 2 阶段 94 第 5 期 表 2 OBD 在车辆型式批准上强制实施的时间表 序 号 阶段描述内容 子 类型 新车型强制 执行日期 现有车型的强制 执行日期 符合要求车辆的 最后注册日期 1欧 IV 阶段 OBD 阶段 功能要求 L3e L4e L5e A L6e A L7e A 2016 年 1 月 1 日 对于 L6e A 类 2017 年 1 月 1 日 2017 年 1 月 1 日 对于 L6e A 类 2018 年 1 月 1 日 2020 年 12 月 31 日OBD 阶段 环境试验程序 型试验 OBD 阶段 环境测试阈值 附录 VI B1 2欧 V 阶段 OBD 阶段的功能需求 L3e L7e2020 年 1 月 1 日2020 年 1 月 1 日2021 年 1 月 1 日OBD 阶段环境检测流程 型试验 OBD 阶段环境测试阈值 附录 VI B2 3欧 V 阶段 OBD 阶段的功能需求 未决条款第 23 条 第 4 和 5 L5e A L6e A L7e AL3e 2020 年 1 月 1 日2021 年 1 月 1 日 OBD 阶段环境测试流程 型测试 未决 条款第 23 条第 4 和 5 OBD 阶段环境测试阈值 附录 VI B2 未 决条款第 23 条第 4 和 5 3 2 2其他要求 1 失效装置 在 OBD 系统中禁止使用失效装置 但如果满足 以下条件的任何设计部分不应被认为是失效装置 装置的作用仅是保护发动机不受到破坏或发生意外 事故 确保车辆的安全操作 在发动机启动后该装置 不应工作 运行工况确实包含在验证试验过程中 验 证车辆是否满足本法规和依据本法规的授权法案和 实施法案 2 修理和维护信息的获取 制造商应通过网站非限制性地向独立运营商提 供车辆维修 维护保养信息的访问方式 而且在该网 站中应使用实时的和容易理解的标准格式 这种非 限制性的访问 无论是对于授权经销商和维修厂都 应是无差别的 但如果车辆属于小批量的话 就不必 承担这项义务 对 OBD 兼容替代件或者修理用零件 诊断工具 和测试设备的制造和维修 制造商应无差别地提供 相应车辆 含替代燃料车辆 OBD 维修和保养信息给 任何感兴趣的制造商或相关部件 诊断工具或测试 设备的维修人员 对于 OBD 和车辆维修及保养信息的故意或非 故意的滥用现象 相关机构应通告委员会采取措施 阻止信息的滥用 3 部分问题解读 自 2016 年 1 月 1 日以后新申请型式认证的 L 类 L3e L4e L5e A L6e A L7e A 车辆 是否必须 强制安装 OBD 系统 笔者认为在 EU No 168 2013 没有强制性要求 OBD 阶段生产商必须改变燃料 系统的硬件 即没有要求化油器车型全部电喷化 就 这个问题也与欧盟相关部门进行沟通 确认如果车 辆符合 EU No 168 2013 法规和它的授权法案的相 关要求 从 2016 年 1 月 1 日开始新申报车型 也不 强迫安装电子化油器或电子燃油喷射 但是如果供 油 点火分配 进气或节气门等的控制策略是电子 的 相应的输入 输出电路就应进行监控 就要装备 阶段 OBD 系统 同样地 这类车型就需要在 2017 年 1 月 1 日前完成现有 老 车型的变更 表 3 欧 阶段 阶段 OBD 和 阶段 OBD 的阈值序号 序 号 车辆种类名称动力种类 排放等 级阶段 CO 最大值THC 最大值NOx最大值悬浮颗粒最大值 测试 循环 OT1 mg km OT2 mg km OT3 mg km OT4 mg km 1 L3e L7e 所有的 L 类 车辆 L1e 和 L2e 除外 点燃式 点燃式混合动力欧 190025030050修订的 WMTC 压燃式 压燃式混合动力欧 190032054050修订的 WMTC 李志锐等 简述欧盟法规 EU No 168 2013 中摩托车 OBD 要求95 小型内燃机与车辆技术第 43 卷 上接第 65 页 元分析技术在噪声控制优化中的作用 同时对壳类 薄壁零件的降噪具有一定的指导意义 参考文献 1贾维新 郝志勇 杨金才 发动机油底壳辐射噪声预测方 法的研究 J 内燃机学报 2005 23 3 269 273 2Mandal K Atherton D L A study of magnetic flux leakage signals J Journal of Physics D Applied Physics 1998 31 22 3211 3217 3王双 任家潮 陈毅 等 柴油机油底壳 NVH 分析及试验 J 小型内燃机与摩托车 2012 41 6 7 10 4钱人一 汽车发动机噪声控制 M 上海 同济大学出版 社 1997 5宋宝安 柴油机低噪声结构动态设计方法的研究 D 天 津 天津大学 2007 6郭昂 基于 Ansys 的 4120S 型柴油机油底壳动态特性分 析 D 大连 大连海事大学 2011 7Yuan Zhaocheng Zhang Liang Modal analysis and struc ture analysis for oil pan of 4118Z diesel engine J Automo tive Engineering 2001 23 156 159 8AQ Liu SP Lim ST Chow Statistieal energy analysis on the damping effect of the oil pan on