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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1994-9十多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

      2

      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。

      4

      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
      5

      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)。

      6

      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。
      8

      OBD-II系統的監測項目
      氧傳感器

      9

      OBD-II系統的監測項目

      10

      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。
      11

      OBD-II系統的監測項目

      12

      OBD-II系統的監測項目

      13



      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;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。

      14

      OBD-II系統的監測項目

      15

      OBD-II系統的監測項目

      16

      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。

      17

      OBD-II系統的監測項目

      18

      OBD-II系統的監測項目

      19



      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。

      20

      OBD-II系統的監測項目

      21

      OBD-II系統的監測項目

      22

      OBD-II系統的監測項目

      23

      OBD-II系統的監測項目

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      OBD-II系統的監測項目

      25

      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。

      26

      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

      27

      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。

      28

      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

      29

      故障碼標準

      30



      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
      31

      OBD相關法規

      32

      EU II – EU IV 排放標準

      33

      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
      34

      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
      35

      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
      36

      中國的排放法規

      37

      OBD 系統必須顯示故障的排放極限值

      38

      車輛排放檢測

      39

      燃油特性對輕型柴油車排放的影響

       

       
      SOC芯片設計培訓
      .(2014年7月11)..................................................................................





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