點燃式發動機車載診斷系統(OBD)概述

發動機電子控制系統十分復雜，系統中的任何一個元件出了故障，或者出現導線折斷、針腳松脫或接觸不良等，都會使得整個系統發生故障，導致污染物排放的急劇增加。僅僅依靠傳統的檢測工具是很難達到這一目的。所以現代發動機電子控制系統都配備了自診斷系統，稱為車載診斷系統(OBD)，即On-Board Diagnosis系統。

點燃式發動機OBD涵義

車載診斷系統(OBD)的要點是：不斷監測系統各種數據的異常，從中找出故障信息，一方面采取臨時補救措施，另一方面將故障信息送往ECU中的RAM，記錄在案，等待維修人員調閱并查明故障原因后處置，必要時還通過故障指示器MI(Malfunction Indicator)通知駕駛者。也有將故障指示器稱為故障指示燈MIL(Malfunction Indicator Lamp)。

OBD與傳統的汽車發動機故障診斷之間最重要的差別在于，后者的目的僅僅在于找出故障、恢復其使用功能，有意無意地忽略排放的問題;OBD則在此基礎上保證不因發動機故障而使排放惡化。

對OBD應該從幾個方面去理解：一方面，它是一項排放控制的技術;另一方面，它是一種排放控制的功能;OBD的中心任務是排放控制。OBD不僅對于新車型式認證，而且對于在用車的排放控制都非常重要。

但是，OBD并不是萬能的。事實上，OBD技術的許多方面還有待完善和發展。這是因為某一種污染物排放的超標可以由許多種原因引起：首先是控制方面的原因，例如HC和CO排放超標可能是因為起動控制不佳，或者缺火，或者可變氣門系統控制失效，或者蒸發排放物控制失常，或者二次空氣系統控制失靈等。其次，這些問題可能是由于電子元器件故障，或者導線或接插件接觸不良，或者短路和斷路引起。第三，也可能是由于機械故障，如可變氣門系統的機械故障，活塞、活塞環和氣缸壁磨損過度，曲軸箱強制通風系統故障或者潤滑系統的分離器失效等純粹機械方面的原因，甚至可能是由于三效催化轉化器失效引起。所以，現場情況將會非常復雜，至少目前的OBD系統還沒有辦法直接將某一種污染物排放的超標與某一個故障一一對應地聯系起來。它充其量只能在滿足一定條件的情況下根據監測到的故障信息推測發動機的哪些區域可能有問題，然后依靠知識和經驗，通過按部就班的人工檢查去發現和解決問題。由此可見，利用OBD查找發動機排放超標的原因，這是一個復雜的過程，其中既有嚴密的邏輯性，又有相當的不確定性;既有必然性，又有偶然性。不過，只要使整個發動機的各個系統都恢復了正常工作，那么排放超標的問題自然就會迎刃而解。

OBD發展歷史

OBD的概念最早是由美國通用汽車公司(GM)于1982年引入的。美國加利福尼亞州空氣資源局(CARB)于1985年采納了汽車工程師協會(SAE)所制定的標準，要求從 1988 車型年起，所有在加州銷售的車輛都必須具有基本的車載診斷功能。之后，美國環保署(EPA) 要求自1991年起所有在美國銷售的新車必須滿足相關的車載診斷技術要求，這就是后來所說的OBDⅠ，是OBD發展的初級階段。 OBDⅠ只能監控部分部件的工作和一些與排放相關的電路故障，其診斷功能較為有限。此外，獲取車載診斷信息的數據通訊協議以及連接外部設備和ECU的診斷接口并未被標準化。

后來，汽車工程師協會(SAE)在OBDⅠ的基礎上對通訊協議、診斷接口等技術細節進行了標準化，發展成為第二代車載診斷系統，即OBDⅡ。美國加利福尼亞州空氣資源局(CARB)為了滿足從1992年開始執行的更為嚴格的排放法規，要求從1994車型年開始在加州銷售的部分轎車，從1996車型年開始在加州銷售的全部轎車，必須采用OBDⅡ，又稱CARB-OBDⅡ。CARB的管轄范圍僅限于加利福尼亞州，所以CARB-OBDⅡ只在美國加利福尼亞州推行。美國環保署(EPA)的管轄范圍則遍及整個美國，它從1996車型年開始在全美推行EPA-OBDⅡ。目前美國實施的是OBDⅡ的改進版。

與OBDⅠ相比，OBDⅡ作為整合于發動機電子控制系統的一部份，連續地監測與排放有關的系統和元件的各種數據。OBDⅡ規定：重大故障或超常排放值的發生都要通過故障指示器向駕駛者顯示;故障信息儲存在RAM中的故障信息存儲器中，必要時還須自動修正;廢氣進入三效催化轉化器之前的有害有毒物質濃度不得超過FTP限值的1.5倍。

與OBDⅠ相比，OBDⅡ在診斷功能和標準化方面都有較大的進步。故障指示器、診斷接口、外部設備和ECU之間的通訊協議以及故障代碼都通過相應的標準進行了規范化。此外，OBDⅡ可以提供更多的數據讓外部設備讀取，這些數據包括故障代碼、一些重要信號或指標的實時數據，以及凍結幀信息等，見表1。

自2000年1月1日起，所有在歐盟成員國內上市銷售的新定型的汽油車必須滿足歐洲車載診斷系統(EOBD)，即European On Board Diagnosis的規定。EOBD的要求較為寬松，例如不對燃油箱蒸發排放物泄漏進行診斷。值得一提的是，通過了CARB-OBDⅡ認證的汽車可以被執行EOBD的國家和地區所接受;但是，通過了EOBD認證的汽車卻不能被執行CARB-OBDⅡ的國家和地區所接受。

EOBD系統只要求重點監測CARB-OBDⅡ九種故障監測功能的前4項(發動機缺火、氧傳感器、催化轉化器和蒸發排放物控制系統監測)，同時監測動力總成中與計算機相連接的、可能在整車型式認證試驗的Ⅰ型排放試驗中導致排放超過下列EOBD限值的所有零部件和系統：

CO：3.2g/km

HC：0.4g/km

NOX：0.6g/km

此外還要監測與計算機連接并涉及排放的所有零部件和系統，至少要監測電路的連接狀態。具體的監測對象因各個系統的構造而異。

正在開發中的新一代OBD系統即OBDⅢ系統能夠利用車載小型無線收發系統，通過無線蜂窩通信、衛星通信以及全球定位系統GPS將車輛的故障和所在位置等信息自動通知管理部門。管理部門可根據這些信息對其發出指令責成其進行維修，如逾期不修，可對其進行處罰。

車載診斷在我國起步較晚。中國的排放法規中籠統地稱之為OBD，并沒有區分OBDⅠ和OBDⅡ。但是，中國的排放法規基本上借用歐盟的排放法規，所以中國的OBD系統幾乎等同于EOBD系統。

2005年4月5日，國家環?？偩诸C布了GB 18352.3-2005標準《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國Ⅲ、Ⅳ階段)》，自2007年7月1日起對上市銷售的新定型車型實施該標準，而OBD是國Ⅲ、國Ⅳ階段排放法規必須執行的內容，故由此明確了我國對OBD功能的相關要求。此項標準的OBD部分基本上照搬了歐盟的標準，與EOBD并無二樣。至此，OBD作為強制性要求首次出現在我國的法規標準中。