车载诊断系统(OBD)精讲

类型：传感器通信与连接网络随车诊断系统计算机控制单元执行器每一个计算机的操作都可以划分为四种基本功能：输入、处理、存储、输出：由蓄电池直接供电，可防止点火开关断开时，数据丢失。所有的RAM和KAM都有一个共同的缺点，当无电源供电时，记忆就会丢失。如车上的可编程无线电接收装置，当断开蓄电池连接时，设置的数据就会丢失。当又连接上蓄电池后，要重新设置无线电接收装置。计算机置出的故障码也存储在RAM中，可通过断开蓄电池连接来清除故障码。不易失RAM即使在蓄电池断开的情况下，数据也不会丢失。这种类型存储器的一个用途，是存储电子速度计中的里程表数据。该RAM芯片可连续累计车辆行驶的里程数。当必须换用新电子速度计时，可装用旧里程计芯片。KAM主要用于与自适应装置的连接。保持存储器（KAM）图7-1

计算机控制系统的内部组成第二代随车诊断系统（OBDⅡ）简介20世纪80年代期间，许多汽车制造商给车辆装配随车诊断系统（OBD，On-BoardDiagnostic），此系统的最大特点就是当汽车发生故障时，以特定的方式显示出故障码，帮助判断电路故障原因，便于维修。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、EOBD两种形式。美国实施OBDII，而采用欧洲排放法规的国家则实施EOBD系统。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EOBD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EOBD系统，而对于柴油发动机轿车要求到2004年必须强制配置EOBD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，OBDII、EOBD的使用必将提上日程。我国将在2007年和2010年分别实施国家第三、第四阶段机动车排放标准(第三阶段排放标准相当于欧III标准)。第二代随车诊断系统（OBDII）的主要特点1996年及之后生产的所有轻型车量都必须采用第二代随车诊断系统（OBDⅡ）标准。OBDⅡ的主要目的是降低排放污染，而设立OBDⅠ（1988年）的主要目的是检查传感器或其电路是否有问题。OBDⅡ法规要求该系统不仅要测试传感器而且要测试所有的排放控制装置，并要查证排放装置是否正常工作。1.能检测出与排放相关元器件的工作情况，提示驾驶员需要对与排放相关的系统进行维修、维护。OBDII系统有两种监测过程：连续监测和不连续监测。连续监测包括检查发动机间歇不点火、燃油系统的监测（燃油修正）和全面的元器件监视。非连续监测内容有催化转换器监测、废气再循环和燃油蒸发系统的监测、氧/空燃比传感器监测、氧传感器加热器检测和二次空气喷射系统监测。有些2000年以后生产的车辆OBDII系统还需监测节温器，2002年以后生产的车辆需要监测曲轴箱窜气通风（PCV,

positivecrankcaseventilation）装置系统的工作状况。2.采用统一的故障码及意义，能使用统一协议的检测工具、标准化的16针诊断座（DLC）进行检测（诊断座见图7-2和其端子说明见表7-1所示）。图7-2OBDII数据传输诊断接头表OBDII

诊断座端子的用途端子用途端子用途1生产厂家自行设定9生产厂家自行设定2美国款车诊断用BUS+线，SAEJ185010美国款车诊断用，SAEJ1850

3生产厂家自行设定11生产厂家自行设定4直接在车身搭铁12生产厂家自行设定5信号搭铁13生产厂家自行设定6生产厂家自行设定14生产厂家自行设定7欧款车诊断用K线，ISO0914115欧款车诊断用，ISO091418生产厂家自行设定16接蓄电池“+”极3.诊断信息多样化。除可获得故障码外，OBD1I还可提供传感器检测数值、控制状态、控制参数和执行器通/断等信息。OBDII的故障码及故障指示灯

OBDII系统将故障码分为A、B、C和D四种类型A类故障码A类故障码是与排放相关的故障码。计算机诊断程序连续一个循环即可检测到该类故障，并点亮故障指示灯。A型故障码是最严重的一类，如发动机间歇不点火、混合气过浓过稀等会置出该类故障码。A型故障码提醒驾驶员车辆排放系统有问题，会造成催化转换器损坏。为了诊断方便，当A类故障码被设置时，OBDII系统同时还储存了一个历史故障码，失效记录和一个冻结帧现场数据。B类故障码

B类故障码是次严重的一类排放问题。在MI（MalfunctionIndicatorLamp）故障指示灯点亮之前，这类故障应在两次连续的行驶过程中都至少发生一次。若在一次行驶过程中发生，而在下一次行驶过程中没有发生，则该故障的码还未“成熟”，MIL灯不点亮。当MIL灯点亮的条件满足时，所储存的历史故障码、失效记录和一个冻结帧现场数据与触发A类故障码时完全相同。C类和D类故障码C类和D类故障码是进行与排放无关的故障测试得出的。C类故障码点亮MIL灯（或其它报警灯），但D类故障码不点亮MIL灯。C型故障码也被称为C1故障码，而D型故障码则可称为C0故障码。1.OBDII系统故障码的分类一旦故障码己设置，若工作状况恢复正常，只有在通过了三次连续的行驶过程，OBDII系统自诊断后，MIL灯才会熄灭。到经过40个后并不再有故障出现后，计算机可清除该故障代码及。像间歇不点火、混合气过浓或过稀这样的故障码，需要80个行使过程，才能清除故障码。行驶过程冻结帧数据行驶过程个不只是一次点火循环，而是一次暖机循环，即起动发动机，行驶车辆让冷却液温度升高至少22℃（如果起动时温度低于72℃）。OBDⅡ需要计算机能快速留下或存储所有故障指示出现时的数据，便于用解码器提取这些数据，这些被存储的数据就被称为冻结帧数据。故障指示出现时，常见强制储存的状态信息有：计算的负荷值(负荷率)、发动机转速、.短时间内和长时间内燃油修整次数、车速（mph）、发动机冷却液温度、进气管绝对压力、.开环/闭环状态、故障代码等。2.OBDII故障码的含义故障代码的百位，如P0xxx和P1xxx类型的代码，表示特定系统或其分支系统出现问题。故障代码的十位和各位数字代表系统的一部分出现故障。下面为SAE定义的代码和其表示的系统：P0100-燃油或进气系统故障；P0200-燃油系统（只指燃油喷射系统）故障；P0300-点火系系统或发动机间歇不点火故障；P0400-排放控制系统故障；P0500-怠速控制、车速传感器故障；P0600-计算机输出电路（继电器、电磁阀等等）故障；P0700-变速差速器、变速箱故障。例如故障代码P0302，见图7-3的解释：代表汽车制造厂原厂故障码由SAE定义的故障范围动力系统分支0-整个系统1-燃油或空气计量2-燃油或空气计量3-点火系统或不点火4-排放控制系统5-怠速及辅助输入6-电控单元及辅助输入7-变速器8-变速器0SAE定义的故障码

1生产厂家自定义代码B-车身C-底盘P-动力系（发动机、变速器）U-网络3.OBDII系统故障指示灯特点故障指示灯（MIL）常见标识为淡黄色的“checkengine”或“serviceenginesoon”的灯。若将一个传感器有意断开，MIL灯不一定会点亮，这取决于这个传感器影响排放的程度（优先级）和OBDII自诊所需的行驶循环数。OBDII系统故障指示灯工作特点如下：⑴当计算机检测出电路或系统故障时，能点亮故障指示灯。⑵如果出现发动机间歇不点火，会损坏催化转换器，故障指示灯将闪烁。⑶没有监测到与排放有关的任何元器件或系统的故障，或故障指示灯电路有问题，故障指示灯不亮。4.OBDII故障码读取和清除的方法大多数生产厂有用来监控和测试它们车辆的专用诊断设备，采用诊断测试设备读取和记录经过计算机的输入和输出信号的检测工具，称为扫描仪法，属于仪器读码，诊断测试设备也被俗称为解码器。只要知道检测诊断接口与仪器的操作方法，就能很方便地读取故障代码了，但要求必须配备该车诊断系统的检测仪。另一种读取故障代码的方法是通过仪表板灯闪烁代码。有多种方法来确定计算机产生的故障代码其中老一点的车型多采用故障灯(checkengine)表示法，现在几乎所有的车型都采用扫描仪法。当故障已被排除，就可清除计算机存储器内的故障码。如果同一故障在40个以上暖机（70℃以上）驱动循环内不再出现，计算机可以自动清除该故障代码。但对于间歇不点火、混合气过浓或过稀的故障码，需要80个暖机驱动循环才可自动清除。断开蓄电池的接线不能清除OBDⅡ故障码和冻结帧保存的状态信息，多数汽车制造商推荐使用解码器清除故障码。因为断开蓄电池接线，存储器内存储的有关收音机、座椅的参数和发动机学习获得的工作参数都会丢失。OBDII解码器的诊断测试模式使用OBDII解码器可进行OBDII主动测试。OBDII解码器一般有9种诊断测试模式:诊断测试模式名

称模式1当前动力系统故障数据模式2动力系统冻结帧数据模式3由动力系统导致排放问题的故障码模式4清除故障码模式5氧传感器监测结果模式6非连续监测结果模式7连续监测结果模式8对所需系统或元件进行主动测试模式9所需的车辆信息表7-3OBDII解码器的诊断测试模式每个监测过程必须在特定的运行条件下完成，这些条件包括发动机温度、发动机转速和负荷、节气门开度、发动机起动后运行时间等。诊断管理程序确定故障诊断检测的次序，当正确的运行条件具备时，决定检测的持续时间。如果条件和时间不满足要求，管理软件将等待时机运行适当的监测诊断程序。

模式1—

当前动力系统故障数据

OBDII系统通过这个模式显示当前与排放相关的数据，如传感器输入信号、执行器工作位置和系统状态，这些数据被称作串行数据流。传感器或电路问题都是以当前的数据显示的，不能用其他数据替换。具体数据列表见图7-4:图7-4动力系统数据流

模式2—动力系统冻结帧数据

冻结帧数据主要包括：发动机转速、发动机负荷、燃油修正（短期和长期）、发动机冷却液温度、计算得出的负荷值、工作模式（开环和闭环）、车辆速度，见图7-5所示。

图7-5冻结帧数据电控单元记录的冻结帧数据能再现故障码出现时的工作条件，通过分析再现的发动机转速、车辆速度、发动机负荷等数据，有助于诊断技师判断故障原因。

模式3和模式4—读取故障码和清除故障码

在模式3，解码器调取所有存储在电控单元内的与排放有关的故障码。在模式4，所有的故障码、冻结帧数据、氧传感器的监测结果、所有被监测系统的状态当前测试值和历史记录都可被清除掉并重新进行设置，此时只要发动机不工作、点火开关处于“ON”即可。如果故障不再出现，经过40个暖机驱动循环后，OBDII系统可自动清除故障信息。这40个暖机驱动循环是在电控单元熄灭故障指示灯后开始的。OBDII驱动循环概念见表7-4。工况起动预热怠速1加速1匀速1匀速2减速1加速2匀速3减速2控制要求一旦起动，在测试循环内不能停车用任意方式驱动汽车，直到水温高于，包括怠速节气门开度1/4，加速到，关闭A/C以48～64km/h之间速度运行，节气门开度一定，至少1min以32～72km/h形之间速度稳定运行减速至怠速节气门开度1/2，加速到以64～104km/h之间速度运行，节气门开度稳定，至少80s减速至怠速运行时间大于4min45s约10s大于1min大于4min约10s约100s表7-4OBDII运行测试驱动循环

模式5—氧传感器监测结果

这个模式显示的是氧传感器的测试结果，解码器显示屏中显示的数据用于判断氧传感器的工作状态。所显示的氧传感器测试结果不是当前测试值，点火开关关闭后，这些测试结果将丢失。空燃比传感器的测试结果不在模式5中显示，一些车辆采用非连续监测模式来显示空燃比传感器的测试结果。

氧传感器监测过程见图7-8所示，下面解释氧传感器监测结果：1.RLO2SV：浓变稀的阀值电压，提供给电控单元用于判断混和气将由浓变稀的界限。2.LRO2SV

：稀变浓的阀值电压，提供给电控单元用于判断混和气将由稀变浓的界限。3.LOWSWV

：氧传感器信号电压转换点电压低，提供给电控单元用于估算转换时间。4.HIGHSWV：氧传感器信号电压转换点电压高，提供给电控单元用于估算转换时间。5.RLSWTIM：由浓变稀的转换时间（以秒计），即计算氧传感器信号电压由高变低时的转换时间。6.LRSWTIM：由稀变浓的转换时间（以秒计），即计算氧传感器信号电压由低变高时的转换时间。7.MINO2SV：在监测过程中检测到的氧传感器最小信号电压。8.MAXO2SV：在监测过程中检测到的氧传感器最大信号电压。

9.O2STRANST

：传感器转换时间间隔—即由浓变稀和由稀变浓的时间间隔。

模式6—非连续监测结果

非连续监测主要监测项目包括：催化转换器、燃油蒸发系统、二次空气供给、氧/空燃比传感器、氧/空燃比传感器加热装置、废气再循环系统、温度调节装置。利用模式6可以判断出非连续监测系统潜在的问题，电控单元将检测所的数据与极限值进行比较，判断各系统是否能通过测试。非连续监测只需要一个驱动循环。非连续监测结果说明：Time$01=催化转换退化监测Time$02=燃油蒸发系统泄漏监测Time$03=不支持

Time$04=氧传感器加热装置监测

Time$05=废气再循化系统监测

Time$06=空燃比传感器监测Time$07=空燃比传感器加热装置监测

Time$08=温度调节装置监测图7-10两次不同的非连续监测结果

模式7—连续监测结果

该模式显示与排放相关的动力系统元器件的连续监测结果，检测失败会以故障码的型式显示出来，称为未决故障码。正常情况下监测只需要一个驱动循环，第二个驱动循环可进一步验证悬而未决的故障。该模式对于验证故障是否解除很有帮助。例子见图7-11。图7-11连续监测结果

OBDII系统主要监测项目

1.缺火监测缺火监测通过测试每个气缸做功时对发动机转速变化的影响程度，对气缸的缺火进行连续监测。不是所有的发动机缺火故障都能由OBDII系统监测出，OBDII系统主要是监测与排放有关的、发动机不能平顺工作的情况。监测缺火的目的有两个：一是判断监测缺火是否严重影响催化转换器的工作；二是监测缺火是否导致排放过高。电控单元通过曲轴位置传感器感知曲轴加速情况，每缸作功曲轴转速都会有短暂地增加，当出现气缸出现缺火，曲轴转速会下降，见图7-14所示。电控单元只要察觉到曲轴位置传感器信号（Ne）频率发生变化，就会利用凸轮轴位置传感器信号（G）识别气缸是否处于作功形程，以判断是否出现缺火故障。遇到路面不平的条件，会暂时搁置缺火监测。图7-14曲轴转速与缺火的关系燃油系统监测当系统闭环运行时，燃油监测程序将连续监测短期燃油修正和长期燃油修正。如果出现了进气真空泄露、进气受阻、燃油压力不正确等，燃油控制的变化将超出短期或长期燃油修正表上预定的极限，燃油监测程序将记录一个未决故障码。2.燃油系统监测例如当发动机已达到正常的工作温度、空燃比反馈控制已趋于稳定，此时若燃油修正向加浓方向修正到极限值，则电控单元会置出故障码；反之若向变稀方向修正到极限值也会置出故障码。置出这样的故障码需要经过两个驱动循环。通过燃油修正判断故障原因，要多分析几个转速范围内的燃油修正值。应该在发动机怠速、1500r/min和2500r/min时检查燃油修正。例如。如果长期燃油修正(LTFR，long-termfueltrim)在怠速时是25%，但是在1500r/min和2500r/min时都校正到4％，这时的诊断应该集中在诸如真空泄漏等引起怠速稀工况的各种因素中。如果稀工况存在于所有转速范围，就很可能是燃油泵故障、喷油器堵塞等与供油系统有关的故障。

燃油修正值的方向与原因分析见表

表燃油修正与原因分析

原因车辆工作状态氧传感器信号电压稀混合气（氧传感器信号电压低）浓混合气（氧传感器信号电压高）短期或长期燃油修正值高（高于128）置出故障码短期或长期燃油修正值低（低于128），置出故障码稀混合气·NOX排放高·NOX排放高氧传感器验证车辆处于稀混合气工作状态主要原因：燃油系统问题·燃油系统压力低·进气歧管真空泄漏·喷油脉宽小·空气流量（MAF）或进气歧管绝对压力（MAP）信号不正常氧传感器被骗以为车辆处于浓混合气工作状态主要原因：排气管中空气量不足

·废气再循环量过多

·氧传感器搭铁不良、接线或垫圈松弛

·氧传感器中毒浓混合气·HC、CO排放高·冒黑烟·催化转换器释放出怪味氧传感器被骗以为车辆处于稀混合气工作状态主要原因：排气管中空气过多·排气歧管一直在进气·排气歧管有裂缝或泄漏处·发动机有缺火现象，未燃混合气排出氧传感器验证车辆处于浓混合气工作状态主要原因：·燃油压力过高·回油管受阻·喷油器泄漏·燃油蒸发系统净化持续开启·空气滤清器堵塞·氧传感器受到污染·燃油受到机油污染·空气流量（MAF）或进气歧管绝对压力（MAP）信号不正常3.相关元器件监测⑴对传感器的监测

对于模拟信号输出的传感器，通过监测其模数转换的输入电压，以确定其开路、短路和超出范围的数值。对于开关或频率信号输出的传感器，采用与之相关的另一传感器的输出数值相比较的方法，确定被监测的传感器是否正常。例如，对曲轴位置传感器与凸轮轴位置信号数值进行比较，如果由曲轴位置传感器监测到怠速不正确，则计算机就对怠速控制阀进行调解。如果这种调解超出规定的标准，则认为怠速控制阀出现故障。⑵对执行器的监测

对于执行器的监测是检测执行器驱动电路的开路和短路电压，几乎所有的执行器只要分别予以接地就可以接通，其电压接近于0V。例如，进气温度传感器、水温传感器、节气门位置传感器、进气歧管压力传感器和空气流量传感器等。4.排放性能及部件监测OBDII系统还可以监测氧传感器、三元催化转换器效率和燃油蒸发控制系统的密闭性等，这些是OBDII系统的主要功用之一。详见前面章节。如果出现引起排气管的排放超过11/2倍FTP标准的问题，电控单元也将置出故障码，但此时故障指示灯并不亮。直到车辆已经过连续三次暖机驱动循环，并且车辆工作条件与目前检测到故障的情形相似，故障指示灯才会亮。

如何安排用解码器对监测项目进行检测

1.用解码器对监测项目进行故障检测点过程用具有显示功能的解码器对被监测系统进行的测试，在开始测试前发动机冷却液温度应低于122℉（50℃）、进气温度与发动机冷却液温度相差应在11℉（6℃）以内、燃油箱应加入相当于总容积15%～85%的燃油。⑴起动发动机，怠速运行2.5分钟。在这一步测试氧传感器加热装置、活性碳罐净化系统、间歇缺火、燃油修整和进入闭环控制的时间。⑵节气门半开加速到55mph(88km/h)。在这一步测试间歇缺火、活性碳罐净化和燃油修整诊断。⑶保持稳定的转速3分钟。在这一步测试氧传感器、废气再循环系统、活性碳罐净化和燃油修整诊断⑷不用制动或离合器（如果装备）的减速。在这一步测试废气再循环系统、活性碳罐净化和燃油修整诊断。⑸节气门开启四分之三加速到55～60mph(88～96km/h)。在这一步测试间歇缺火、活性碳罐净化和燃油修整诊断。⑹保持稳定的转速5分钟。在这一步测试催化转换器。⑺不用制动或离合器的减速。在这一步测试废气再循环系统、活性碳罐净化和燃油修整诊断。测试过程(驱动循环，见表7-4)如下：2.间歇故障诊断方法在所有类型的故障诊断中，最难的是间歇性故障，因为间歇故障出现的条件要么多是发动机过热、过冷或潮湿,采用解码器进行常规检测时可能无法检测到这些间歇性故障。出现间歇性故障时，必须先确定故障出现时发动机的工作状况，模拟发动机重复出现的条件和环境，进行验证。常见模拟方法有：振动法加热法水淋法电器全接通法道路模拟试验法对于有些未配置的系统，OBDII系统也进行了检测，也会被错误当作间歇性故障，例如氧传感器加热装置、燃油蒸发净化监控系统、催化转换效率监控系统和废气再循环量控制系统。3.非OBDII系统相关原因引起的故障诊断非OBDII相关原因造成的问题也会使电控单元置出故障码如：发动机的机械故障真空泄漏排放泄漏燃油箱盖问题燃油污染燃油液位过低此时除读取故障码之外，还要读取数据流，进行逻辑分析。进气歧管漏气对发动机怠转速影响很大，对中高速、大负荷工况影响不大。采用进气歧管绝对压力传感器的D型电控发动机漏气时怠转速一般表现为转速过高，或发动机在高低速间游车；而采用空气流量式电控发动机的表现则较为复杂，可能表现为怠速转速低、缺火、混合气稀或排气过热等各种现象，可从排气及数据流等方面进行分析下面通过1个实例对进气歧管漏气的故障表现进行分析一辆桑塔纳3000事故车，修复后起动发动机试车，发动机能起动，但怠速不稳，易熄火，怠转速在500r/min～700r/min游车。从排气管处观察，感到排气温度过高，排气管中段高温发红，排气无色但有异味；燃烧粗暴，好像有断火现象；中高速行车正常，冷却液温度、燃油系统压力和气缸压力均正常。更换了4个火花塞，故障依旧。用VAG1552测试，无故障信息存储。读数据流，发现其他数据正常，不正常的数据如表所列。发动机转速，r/min500～700怠