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1引言EOBD简介OBD简介大气污染，为当今社会的一大公害。越是交通发达的国家和地区，由汽车尾气排放的污染物越严重，形成汽车尾气污染。所谓尾气污染，主要是指柴油、汽油及其它机动车代用燃料在燃烧过程中产生并排出的有害物质对环境及人体的污染和破坏。汽车尾气的成分非常复杂，其主要污染物包括：一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)和颗粒排放物(PM)等。1943年，在美国加利福尼亚州的洛杉矶市，250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油。汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下发生化学反应，形成浅蓝色烟雾，使该市大多数市民患了眼红、头疼病。1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件，前者有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死亡；后者使全市3/4的人患病。且产生的白色烟雾对家畜、水果及橡胶制品和建筑物均有损坏。这就是在历史上被称为“世界八大公害”和“二十世纪十大环境公害”之一的洛杉矶光化学烟雾事件。从二十世纪七十年代开始，美国加利福尼亚州即开始实施远严于其它地区的汽车尾气排放法规。虽然加利福尼亚的新车辆可以低排放启动，但是不正确的维护或元件失效能使车辆排放大大增加。研究分析表明，新型汽车总排放的50%是因为相关的排放元件产生故障所致。车载诊断(OBD)系统的工作就是使车辆在整个使用寿命中排放都尽可能合格。据有关资料显示，中国已经超过法国，在美国、日本、德国之后成为世界第四大汽车生产国。中国汽车市场需求完全可能保持20年甚至更长时间的持续、稳定、快速增长。保守估计，到2010年，中国家用轿车保有总量将超过1450万辆。与汽车市场的蓬勃发展相比，尾气污染已变成令人触目惊心的现实。调查表明，我国许多城市的汽车尾气污染已成为大气污染的首要污染源。身为第一批环保模范城市的深圳，机动车尾气污染已占大气污染的70%，每年排放各种有害物质达20多万吨，并且还在以每年超过20%的速度上升。北京的汽车尾气污染形势也同样严重，特别是在用车。如不控制，将影响北京绿色奥运的目标。鉴于如此严峻的环保形势，国家环保总局在2005.04.17颁布了《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国III、IV阶段）GB18352.3-2005》，规定全国在2007.07.01实施国III排放法规，2008.07.01第一类汽油车需匹配车载诊断(OBD)系统。北京已于2005.12.30开始提前实施国III排放法规，同时要求第一类汽油车必须配装OBD系统。广州市也已决定于2007.01.01提前实施国III排放法规，第一类汽油车必须配装OBD系统。广东省环保局已着手规划在环珠江9城市提前实施国III排放法规事宜。OBD法规的实施，标志着我国对汽车尾气排放的控制的重点已从生产一致性控制转向排放可靠性控制。车载诊断(OBD)系统,正在成为国内汽车尾气治理领域最前沿的学科。2车载诊断(OBD)系统的发展过程OBD(On-BoardDiagnosis)，或者在线诊断，首先由通用汽车公司在1981年引入。“OBD”的目的是在车辆使用过程中监测车辆排放控制系统。当车辆发动机控制器发现排放系统存在故障时，OBD系统应该完成3件事：首先，它应该点亮组合仪表的警示灯(MIL)，告诉驾驶员存在问题。其次，在计算机中设定一个代码。第三，将代码储存在计算机内存中，以便能被技术人员获取用于诊断和维修。第一代的在线诊断要求（On-BoardDiagnostic），称为OBDI，由美国CARB（CaliforniaEOBD简介AirResourcesBoard）开发，并于1988年执行。第一版OBD有很多缺点，它仅覆盖了发动机排放系统相关的传感器和执行机构。催化转换器效率诊断、失火探测没有包含，油箱蒸发也没有被监控。没有规定统一的故障码。随着技术进步和扩展在线诊断能力意愿的升高，第二代在线诊断系统被开发出来，称为OBDII。美国1990年颁布的联邦清洁空气修正法案规定，从1996年年型车开始，在全美境内销售的所有轻型汽车和卡车都需配装OBDII。此外，联邦环保局也要求从2004年年型车开始，低于6356公斤的中型汽车也必须装配OBDII系统。将来，联邦环保局希望联所有超过6356公斤的重型汽车最终将装配OBDII系统。OBDII系统监测影响整车排放性能的每一个零件，包括所有传感器、执行机构，以及催化转换器、燃油供给系统和发动机失火，保证车辆在其整个使用寿命中尾气排放尽可能满足标准要求，并且在诊断和问题的处理方面帮助维修人员。欧洲从2000年开始实施OBD法规，为EOBD(EuropeOn-BoardDiagnosis)。EOBD和OBDII法规有一些不一样的地方，如EOBD的排放报警限值EU3/EU4为固定值，而OBDII法规中为相对值；OBDII要求监测供油系统泄露，而EOBD没有要求。详见表1-1。表1-1EOBD和OBDII排放法规比较有效范围MIL灯报警限值失火探测油箱系统泄露探测传感器错误存储EOBD小于等于3.5吨，小于等于9座的轻型车MIL灯亮：2个错误驾驶循环后（最大10个）MIL灯灭：3个无错误驾驶循环后绝对排放限值：COHCNox3.2g/km0.4g/km0.6g/km在正转矩和发动机转速小于4500l/min时工作没有要求测试线路的连续性储存自MIL灯亮后的行驶距离OBDII所有小于等于12座的乘用车及小于等于6.35吨的轻型卡车2个错误驾驶循环后3个无错误驾驶循环后相对限值：1.5x标准限值在正转矩和直到发动机最大转速N_max的所有转速范围内工作1996年型车起始，不允许泄露量超过相当于1mm孔径的泄露量；2000年型车起始，不允许泄露量超过相当于0.5mm孔径的泄露量测试信号的合理性没有要求图1-1显示的是在国际上有代表性的、能实现全部OBDII/EOBD功能的发动机管理系统(EMS)布置图，其中使用发动机转速传感器测量发动机转速波动进行失火诊断。使用催化转换器前、后氧传感器测量催化转换器储氧能力(OSC)进行催化转换器效率诊断。2000年前普遍使用双线性氧传感器方法，或前氧传感器为线性氧传感器、EOBD简介后氧传感器为阶跃式氧传感器方法来实现催化转换器效率诊断功能。而现在由于发动机控制器运算能力大大增强，传感器精度不断提高，一般使用双阶跃式氧传感器实现OBD功能。具有检测油箱泄露的功能。图1-1发动机管理系统(EMS)布置图OBDII与EOBD的最大区别在于：OBDII要求进行燃油系统泄露检查，基于正压方式，能检测相当于油箱上直径大于1mm孔径的泄漏量。而EOBD没有要求。图1-2为燃油系统泄漏检测原理图。图1-2燃油系统泄漏检测原理图其中，1）发动机控制器2）活性碳罐电磁阀3）活性碳罐4）燃油系统诊断泵5）诊断泵滤清器EOBD简介燃油系统泄露诊断时，碳罐电磁阀切断活性碳罐与进气管的连接。接着，诊断泵在燃油系统中建立一个特定的正压。随后发动机管理系统通过油箱压力传感器检验油箱系统的压力下降过程，以确定系统的密封性。2005.04.15由国家环保总局颁布的GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国III、IV阶段）》规定全国在2007.07.01实施国III排放法规，2008.07.01第一类汽油机需匹配OBD系统。国IIIOBD系统的要求基本与EOBD一致。3我国III车载诊断(OBD)系统要求GB18352.3-2005对OBD的定义为：OBD指用于排放控制的车载诊断系统，它必须具有识别可能存在故障区域的能力，并以故障代码的方式将该信息储存在电控单元存储器内。车载诊断(OBD)系统在车辆使用过程中诊断与排放相关的、可能导致排放超限值的执行机构、传感器、开关量等部件和系统。以及被指定的特殊零件和系统，包括三效催化转换器和失火诊断。与发动机控制器相连的所有与排放相关部件至少应当有电路连续性监测。如出现故障，故障代码必须储存。并且应在2至9个运转循环时激活故障指示灯(MIL),不接受需要平均10个以上运转循环才能激活MIL灯的方案。一个运转循环包括发动机起动、运转工况和发动机熄火。3.1三效催化转换器失效诊断国III/国IV排放标准规定当I型常温（+20℃）工况排放试验排放污染物超出图1-3的OBD限值时，需在第3个I型常温工况循环时点亮故障灯。但仅要求监测HC排放物来判断催化转化器的效率下降。制造厂可以单独监测前催化器或者与其下游相邻的催化器结合在一起进行监测。g/km3.22.31.0COOBD限值（2008．07．01）国3(2007.0701)国4（2011）g/km0.60.150.08NOxOBD限值（2008．07．01）国3(2007.0701)国4（2011）g/km0.40.20.1HCOBD限值（2008．07．01）国3(2007.0701)国4（2011）图1-3国III/国IV排放污染物OBD限3.2发动机失火国III/国IV车载诊断(OBD)系统对装配点燃式发动机汽车要求必须监测导致I型试验排放超过OBD限值的发动机失火。应该能在1000个曲轴转数内探测到引起工况排放超OBDEOBD简介限值的失火；应该能在200个曲轴转数内探测到可能导致三效催化转换器产生不可逆损坏的失火；应该有能力检查到一个或多缸失火，并识别对应的失火汽缸。对于国III/国IV车载诊断(OBD)系统，发动机运转时被监测的发动机失火区域，由下列边界条件确定：(a)最高转速为4500min-1或比I型试验期间出现的最高转速高1000min-1两者中的较小者；(b)变速箱在空档时发动机的转矩曲线；(c)发动机下述运转点的连线：(b)中转矩线上3000min-1的点与(a)中最高转速线上发动机进气管真空度比(b)中转矩线低13.33kPa的点。3.3OBD系统的临时中断如果车载诊断(OBD)系统的监测能力受油箱低液面的影响，可以中断车载诊断(OBD)系统。当油箱液面超过油箱名义容量20%时，不得出现中断。如果能够充分证明，当环境温度低于266K(-7ºC)或海拔高于2500米时，OBD监测是不可靠的，可以在这些条件下中断车载诊断(OBD)系统。如果制造厂向型式核准机关提交的数据和/或工程评价能够证明，在其它环境温度下运行时，会导致误诊断，制造厂也可以要求在这些条件下中断车载诊断(OBD)系统。4OBD系统的诊断方式方法车载诊断(OBD)系统诊断功能主要为零部件诊断、三效催化转换器诊断、失火诊断等三部分。零部件诊断,对影响排放或用来监测其它零件/系统的传感器，使用高和低电压信号限值监测开路、对地短路或对电源电压短路；对影响排放的执行器，通过功率级检查监测开路、对地短路或对电瓶电压短路；对一些传感器和执行器，必须包括合理性和/或功能检查保证零件的可靠工作。通过使用模型或其它传感器输入完成。如果一个零件不能如预期的工作或完整性有问题（值不在限值内），将被认为超差或不可靠。4.1传感器诊断以催化转换器前氧传感器为例，说明车载诊断(OBD)系统对传感器进行的电气监测和合理性检查。电气监测：在非怠速条件下，发动机控制器以100赫兹的频率采集传感器输出信号的最小和最大电压并储存。每采样1000毫秒，将采样周期内的最小和最大电压与阀值比较，检测对地短路或断路。错误计数器超过一个标定限值，则触发故障处理过程。逻辑框图见图1-4。不是EOBD简介开始满足监测条件？是采样。电压最大值或最小值？是不是错误计数器进1错误计数器=限值？错误计数器减1传感器信号失效或对地短路或信号线断路错误处理图1-4氧传感器诊断逻辑框图前氧传感器信号合理性检查：检查目的是利用后氧传感器信号和内部lambda控制系统检测前氧传感器特性向下漂移或向上漂移。如果后氧传感器指示偏浓工况，lambda控制器向偏浓侧偏移，但前氧传感器保持在偏稀侧，那么则检测到前氧传感器特性向下漂移失效。如果后氧传感器指示偏稀工况，lambda控制器向偏稀侧偏移，但前氧传感器保持在偏浓侧，那么则检测到前氧传感器特性向下漂移失效。逻辑框图见图1-5。否否是EOBD简介启动监控器工况是否满