現(xiàn)代汽車車載診斷系統(tǒng)（OBD）的研究
1 OBD系統(tǒng)概述
1.1 OBD系統(tǒng)的發(fā)展歷程
OBD系統(tǒng)經(jīng)歷了OBDⅠ（第一代車載診斷系統(tǒng)）和OBDⅡ（第二代車載診斷系統(tǒng)）、EOBD 2個階段。OBDⅠ最早在1991年由美國加州規(guī)定使用，功能相對簡單，主要是診斷與排放有關(guān)的零部件的完全失效。OBDⅠ沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，OBD連接器插口、故障代碼、通訊協(xié)議等形式內(nèi)容大都不同，給電控汽車的故障診斷和維修帶來了諸多不便。第二階段OBDⅡ、EOBD系統(tǒng)則非常復(fù)雜。OBDⅡ、 EOBD除了對排放有關(guān)的部件完全失效診斷外，還要對由于部件老化、部分失效引起的排放超標(biāo)進(jìn)行診斷。因此，OBDⅡ、EOBD系統(tǒng)才是真正意義上的實現(xiàn)對在用車整個使用壽命范圍內(nèi)的排放控制。OBDⅡ、EOBD使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只要用一臺儀器即可對各種車輛進(jìn)行診斷檢測，這給全球汽車維修檢測提供了極大的方便。
因為美國和歐洲采用了兩種不同的排放法規(guī)體系，所以第二代車載診斷系統(tǒng)有OBDⅡ、EOBD兩種形式。美國實施OBDⅡ，而采用歐洲排放法規(guī)的國家則實施EOBD系統(tǒng)。從根源上來說，美國的OBDⅡ系統(tǒng)實施得更早，標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格。美國環(huán)保局規(guī)定1996年以后生產(chǎn)的轎車和輕型卡車（載重在6.5t以下）的電控系統(tǒng)都要求配置OBDⅡ系統(tǒng)，并在2000年1月1日開始所有汽車制造商生產(chǎn)的轎車及輕型卡車都必須配置 OBDⅡ系統(tǒng)。加拿大于1998年開始實施OBDⅡ系統(tǒng)。歐洲則從2000年開始逐步實施EOBD系統(tǒng)，2001年歐洲所有新生產(chǎn)的轎車（載重2.5t以下）僅限于汽油發(fā)動機配置EOBD系統(tǒng)，而對于柴油發(fā)動機轎車要求到2004年必須強制配置EOBD系統(tǒng)。在我國目前己經(jīng)頒布的排放法規(guī)中歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)里尚無 OBD的有關(guān)規(guī)定，但隨著歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的實施，EOBD的使用必將提上日程。
1.2 OBD系統(tǒng)的組成
OBD系統(tǒng)非常復(fù)雜。美國加州空氣資源委員會（California Air Resources Board: CARB）的OBDⅡ系統(tǒng)規(guī)定包括70多頁的詳細(xì)法規(guī)和幾百頁的詳細(xì)SAE及ISO標(biāo)準(zhǔn)。OBD系統(tǒng)在功能上由軟件和硬件共同實現(xiàn)。OBD的軟件?ü收險鋃峽刂撇唄源?牒捅甓ǎ?敕⒍??刂撇糠忠黃鴯鉤燒?齜⒍??刂葡低車娜砑??Ｔ諞桓齙湫偷姆⒍??刂葡低橙砑??校琌BD部分的代碼占整個軟件內(nèi)容的一半，有超過150個可能的故障代碼。典型的EOBD軟件包括6萬行代碼和1.5萬個標(biāo)定。OBD的硬件主要由各
1.3 OBD系統(tǒng)的工作原理
汽車在正常運行時，汽車的電子控制系統(tǒng)輸入和輸出的信號（電壓或電流）會在一定的范圍內(nèi)有一定規(guī)律地變化；當(dāng)電子控制系統(tǒng)電路的信號出現(xiàn)異常且超出了正常的變化范圍，并且這一異常現(xiàn)象在一定時間（3個連續(xù)行程）內(nèi)不會消失，ECU則判斷為這一部分出現(xiàn)故障，故障顯示燈點亮，同時監(jiān)測器把這一故障以代碼的形式存入內(nèi)部RAM（Random Access Memory: 隨機存儲器），被存儲的故障代碼在檢修時可以通過故障顯示燈或OBDⅡ掃描儀來讀取。如果故障不再存在，監(jiān)控器在連續(xù)3次未接收到相關(guān)信號后，將指令故障顯示燈熄滅。故障顯示燈熄滅后，發(fā)動機暖機循環(huán)約40次，則故障代碼會自動從存儲器中被清除掉。
1.4 OBD系統(tǒng)的主要特點
OBDⅡ與OBDⅠ相比較，最大的改進(jìn)之處在于OBDⅡ具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這給電控汽車的故障診斷和檢測維修提供了諸多方便。1988年，SAE（美國工程師學(xué)會）創(chuàng)建了第一個故障診斷連接器插口和一套故障代碼作為標(biāo)準(zhǔn)推廣，美國環(huán)保局采用了SAE大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)并作為推薦世界范圍統(tǒng)一使用的標(biāo)準(zhǔn)。所有OBDII或EOBD裝備的汽車都必須包括以下標(biāo)準(zhǔn)化的硬件和軟件：標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)診斷接口（SAE-J1962），標(biāo)準(zhǔn)化的解碼器（SAE-J1978），標(biāo)準(zhǔn)化的電子通訊協(xié)議（kW2000，CAN，CLASSII，ISO9141等），標(biāo)準(zhǔn)化的診斷故障碼（DTC，SAE-J2012），標(biāo)準(zhǔn)化的維修服務(wù)情報（SAE-J2000）。 2 OBD系統(tǒng)的檢測對象
OBDⅡ要求檢測任何一個與排放有關(guān)的部件或系統(tǒng)。重點檢測燃油和空氣測定系統(tǒng)故障、點火系統(tǒng)故障或發(fā)動機間歇熄火故障、廢氣控制輔助裝置故障。
3 OBD系統(tǒng)的局限性
?。?） OBD系統(tǒng)不能測量車輛的排放物CO、NOx和HC等，只是起隨車排放監(jiān)測器的作用。因此，如果需要準(zhǔn)確分析車輛尾氣排污狀況，尚需要其他的監(jiān)測手段或配備其他尾氣分析儀。
（2） OBD系統(tǒng)的可靠性受車輛運行環(huán)境的影響，在一定的工作場合，如惡劣的運行狀況和異常的工作環(huán)境中，OBD系統(tǒng)有可能出錯，此時一般要暫停OBD系統(tǒng)的工作。而且錯誤的故障指示會降低用戶對OBD系統(tǒng)的可信度，以至于部分用戶在OBD發(fā)出故障警告后對此不予理會，使OBD應(yīng)有的功能無法實現(xiàn)。
?。?） OBD系統(tǒng)不能指示如何對車輛進(jìn)行維修，它只能對車輛進(jìn)行實時監(jiān)測，把檢測到的故障以代碼的形式存入存儲器，以點亮故障燈的方式通知駕駛員發(fā)生故障的部位或表明存在著被確診的故障，提醒駕駛員對車輛進(jìn)行維修。
?。?） OBD系統(tǒng)不能診斷出汽車電控系統(tǒng)內(nèi)的所有故障，它僅能監(jiān)測出汽車電控系統(tǒng)中70%～80%的故障。僅依靠故障顯示燈的方式還不能有效地判斷汽車系統(tǒng)的惡化狀況。
（5） OBD系統(tǒng)對軟件帶來了巨大的挑戰(zhàn)。OBD軟件大約是整個電控汽車軟件的一半。其中任何一個軟件錯誤都能導(dǎo)致錯誤的故障指示或違規(guī)。在軟件精度上，即使99.9% 的精度依然會造成很多系統(tǒng)問題。
另外，還有許多關(guān)于OBD系統(tǒng)軟件及檢測的困難，例如太敏感、太不敏感和檢測不準(zhǔn)確等等。
4結(jié)束語
OBD是一個非常復(fù)雜的自診斷系統(tǒng)，用于檢測影響汽車排放的零部件和系統(tǒng)的故障。實施OBD系統(tǒng)的目的就是確定是否由于零部件或子系統(tǒng)的故障導(dǎo)致排放超過最高值。目前，國產(chǎn)汽車排放控制系統(tǒng)基本是直接采用國外成熟產(chǎn)品，國內(nèi)對OBD領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。由于車用排放法規(guī)日趨嚴(yán)格，OBD將會被提到一個非常重要的地位。隨著我國排放法規(guī)的不斷提升，我國政府必將制定嚴(yán)格的OBD法規(guī)，控制在用車的排放水平。盡管OBD系統(tǒng)還存在某些方面的局限性，但它才是目前真正意義上對在用車整個使用壽命范圍內(nèi)的排放控制。隨著我國歐Ⅲ排放法規(guī)的實施，OBD已成為汽車行業(yè)的熱門話題。
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