第五节
车载诊断系统

车载自动诊断系统（OBD）根据发动机的运行状况随时监控汽车尾气是否超标，一旦超标，会马上发出警示。当系统出现故障时，故障灯（MIL）或检查发动机（Check Engine）警告灯亮，同时动力总成控制模块（PCM）将故障信息存入存储器，通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。OBD已经从第1代发展到了第3代，现在的OBD都是根据美国汽车工程师协会（SAE）制定的标准规范，各汽车制造企业按照OBD Ⅱ的标准提供统一的诊断模式，OBD的诊断范围和诊断精度已进一步提升。下面就以OBD Ⅲ来讲解其具体工作原理。

OBD Ⅲ的主要目的是使汽车的检测、维护和管理合为一体，以满足环境保护的要求。OBD Ⅲ系统会分别进入发动机、变速器、ABS等系统控制单元中去读取故障码和其他相关数据，并利用小型车载通信系统，例如GPS导航系统或无线通信方式将车辆的身份代码、故障码及所在位置等信息自动通告管理部门，管理部门根据该车辆排放问题的等级对其发出指令，包括去哪里维修的建议解决排放问题的时限等，还可对超出时限的违规车辆发出禁行指令。因此，OBD Ⅲ系统不仅能对车辆排放问题向驾驶人发出警告，而且还能对违规者进行惩罚。在车辆进入修理企业时，管理部门已经将该车OBD系统监测到的所有数据输入修理企业控制单元，所以汽车到达修理厂前实际已经完成对车辆的初级诊断。总之，OBD Ⅲ的主要特点是社会法规的支持。

1.OBD Ⅲ主要监控对象

系统的主要监控对象为催化转换器功能、氧传感器老化、氧传感器电压检验、二次空气系统燃油蒸发循环系统、泄漏诊断检查、燃油输送系统、燃烧失火检测、CAN总线以及所有接入控制单元的与排放有关的传感器和执行机构。

（1）氧传感器

1）电压变化曲线偏移和催化转化器前（上游）氧传感器自适应（图1-58）。

氧传感器用于测量废气混合物中的氧气成分，它是一个控制回路的组成部分，这个控制回路用来保证空气-燃油混合气始终保持正确的混合比。老化或中毒会影响氧传感器的参数特性，这种消极影响可能表现为反应时间延长或者传感器电压曲线的位移（漂移）。发动机控制单元会识别出这个偏移，并借助于第二套控制电路在一定范围内进行补偿（校正电压曲线的位移量，自适应）。

2）催化转化器后的运动诊断（图1-59）。催化转化器后（下游）氧传感器还有另一种监控策略，就是发动机控制单元在加速和超速工况时检查氧传感器信号。在加速状态时燃油/空气混合气较浓，废气中氧很少，氧传感器的电压应该升高。在超速状态情况则正好相反，这时供油已经中断，废气中的氧气很多，氧传感器的电压应该降低。如果催化转化器后（下游）氧传感器没有出现上述反应，那么发动机控制单元就认为催化转化器后（下游）氧传感器有故障。

3）老化或中毒会影响氧传感器的参数特性，这种影响表现为反应时间延长或传感器电压曲线的位移（图1-60）。这两种情况会导致 λ 区变小，催化转化器废气转化效果变差。这种情况可以被检测出来并显示，但无法进行补偿。

4）催化转化器后的调节极限诊断（图1-61）。燃油/空气混合气的成分处于理想状态时，催化转化器后（下游）氧传感器的电压就在 λ =1附近变动。如果催化转化器后（下游）氧传感器的电压平均值较高或较低，那就意味着燃油/空气混合气过浓或过稀。于是发动机控制单元就会改变 λ 值（这会影响燃油/空气混合气成分），直至催化转化器后（下游）氧传感器的 λ 值又回到1。这个 λ 调节值有一定的限制，如果超过了这个调节限制，EOBD就认为催化转化器后（下游）氧传感器或排气系统（漏气）有故障。

5）氧传感器加热诊断（图1-62）。通过测量传感器加热电阻，系统就可以识别加热功率是否正确。

氧传感器的性能取决于温度。将氧传感器加热，就可保证在发动机和废气温度较低时，氧传感器仍能完成废气调节功能。冷凝水，特别是冷起动阶段的冷凝水，在某些情况下可能会损坏氧传感器。

（2）油箱通风检测

1）流量诊断（图1-63）。如果已经激活了燃油箱通风系统，那么燃油/空气混合气的状态会发生改变。如果活性炭罐已满，那么混合气就变浓；如果活性炭罐已空，那么混合气就变稀。这种变化由催化转化器前（上游）氧传感器记录下来并以此来确定燃油箱通风系统的功能是否正常。

2）调节诊断（图1-64）。这种诊断是周期性的检测。诊断时，发动机控制单元以某固定的节拍将活性炭罐电磁阀打开一点并再关闭一点。由此导致进气歧管压力被“调节”了，这个变化由进气歧管压力传感器来接受并发送到发动机控制单元。发动机控制单元再对信号进行对比和分析。

（3）断火识别（图1-65）

发动机转速传感器借助曲轴标记盘来识别出发动机转速是否不均匀，这种转速不均匀是由于断火引起的。发动机转速传感器与凸轮轴位置传感器配合使用，发动机控制单元就可以断定是哪个气缸断火，将故障存入故障存储器并接通废气警告灯。

在出现燃烧断火时，未燃烧的空气-燃油混合气就被排到废气中。

这种情况会使得发动机功率下降以及废气质量变差，但主要的危险在于这会使得催化转化器过热而损坏。如果因断火而超过了EOBD的废气排放极限值，那么废气警告灯就会一直亮着。

但是如果因断火可能损坏催化转化器且还没有离开危险的负荷-转速范围的话，那么废气警告灯首先会闪烁，随后相应气缸的燃油供给马上被切断。断火识别的基本原理是基于通过选择气缸来判定发动机运行是否不稳。路面不平有可能被错误地当成断火。所以在路面不平时，发动机管理系统会将断火识别功能关闭。

（4）废气再循环压力诊断（图1-66）

在废气被引入到进气歧管的过程中，进气歧管的压力传感器应侦测到一个压力升高（真空度稍降）。发动机控制单元会将进气歧管内的这个压力升高值与引入的废气量进行对比，以此来推断出废气再循环（AGR）的功能是否正常。这个诊断只能在超速状态下进行，因为这时喷油过程被关闭了（喷油会影响测量），且发动机真空度非常大。

（5）二次空气系统流量诊断（图1-67）

通过催化转换器前（上游）的宽频氧传感器信号进行诊断，这是因为宽频氧传感器提供的测量结果要比跳跃式氧传感器的更详细。于是根据 λ 差值（催化转换器前的 λ 值且在二次空气系统供气过程中），就可计算并检查实际供应的空气质量。

2.OBD故障诊断分析

OBD故障主要反映在尾气排放方面不达标，发动机控制单元会存储导致OBD报警的相关故障码。在诊断分析过程中一定要结合每一个系统的工作原理，按诊断仪提示的检查步骤逐项去排查。如发动机失火引起的OBD报警，从失火判断的策略我们知道能够导致OBD报失火的四大可能原因有：点火系统故障，导致点火能量不足或断火；燃油供给方面故障，导致混合气浓或是稀；进排气系统故障，导致进气不足或排气不畅；发动机机械故障，导致气缸压缩比低或是配气正时不正确。需要特别注意的是，由于燃油品质导致的OBD故障报警是常见故障原因之一，但由于缺乏有效的检查手段，对于怀疑是燃油品质导致OBD报警的故障，一般采取使用替代燃油或是对原燃油添加燃油添加剂的方法，以达到改善燃油品质的目的。

3.典型案例

车型配置：奥迪A6L 2.4L，装配BDW发动机。

故障现象：仪表OBD灯常亮。

诊断排除过程：该车到站检查时用VAS6150B检查发动机里有“P0302发动机二缸失火偶发”。当时检查发动机运转平稳，无明显故障现象，带上诊断仪实车路试。在读取发动机数据流01-08-15和16组时发现2缸偶尔有一两次失火记录。发动机监控失火是通过检查曲轴位置传感器的转速波动来初步判别处于做功和进气行程的两个缸单位时间内转速偏低，之后再通过凸轮轴位置传感器来精确判断是哪一个缸处于做功行程从而准确判断。

根据维修经验，可能导致失火的原因有：①火花塞工作不良。②点火线圈工作不良。③喷油器堵塞或是工作不良。④气缸压力相关较大。⑤燃油品质不良。

本着由简入繁的诊断思路，维修人员给客户清洗了喷油器和节气门体；并加注了燃油添加剂G17（大众专用添加剂，改善燃烧质量），客户行驶3天后进站反映故障没有排除。路试数据流显示2缸仍有失火记录，尝试对调喷油器后故障依旧；试和其他车对调一组火花塞，试车发现除了2缸，还有1缸、3缸、4缸均有失火记录。难道是对调的这组火花塞也有故障？重新更换一组新火花塞试车，故障又回到2缸失火，说明对调的火花塞确实工作不良。后来又替换了点火线圈，仍然存在失火。通过几次路试发现，故障出现时车速并不是很快。这与其他失火车辆一般是车速越高越容易出现故障有点不同，但一时也找不到什么理由来解释。检查气缸压力，各缸均在1.1MPa左右，并无明显的差异。在没找到故障原因之前，决定再亲自和客户沟通一下，具体了解一下故障发生时的现象和频率。经和客户沟通得知，故障容易在冷车起动时出现，有时起动后发动机抖动严重且仪表故障灯点亮；有时反复起动几次发动机故障消失，但有时得在故障工况下行驶一段距离再次熄火起动后故障就不存在了。经过和客户沟通发现，之前一直在路试而且尽可能车速高一些的试车是错误的。接好燃油压力表后在第二天早上起动，起动发动机后果然抖动严重而且仪表相关故障灯点亮。此时油压为400kPa，在正常范围之内，发动机也没有明显异响。再次测量缸压，还是1.1MPa左右，此时分析会不会是2缸进气门积炭太多导致冷车时2缸混合气过稀或是2缸气门不密封，因为之前遇到过气门烧蚀但测量缸压没有明显的差异。拆下中央进气歧管检查发现2缸进气门是有积炭，但和其他缸积炭并无明显差别；在用螺钉旋具挑2缸进气门上积炭时，发现进气门居然能转动。正常气门安装到气缸盖上后，由于回位弹簧的作用力是不可能轻易转动的。这时分析是不是气门弹簧断裂了，但由于没有取掉凸轮轴并不能清楚看到弹簧有无故障。拆掉正时链条，取下凸轮轴后发现果然是2缸进气门中的一个气门弹簧断裂。更换损坏的气门弹簧，经客户使用一段时间后确认故障排除。 NSYxcKPAEK6Z1la0QLy2gCE1QecsgAniU5uMPlYsf30e9BBgXJ6ltTOduVoyKm8j