谈谈汽车的OBD系统

2021年10月19日汽车技术评论1,162阅读模式

OBD是On-board diagnostics的缩写。OBD系统是指对车辆状态进行监控和报告的车载系统。借助OBD端口和OBD连接器可以获取车辆发生故障时刻的车辆参数，如车速、排放数据、发动机数据等。用于分析发生的故障。OBD是一种允许外部电子设备与汽车计算机系统相连接的标准系统。其设计目的是通过监测发动机部件的性能来减少排放。

什么是OBD-I和OBD-II？

OBD有两种系统：

OBD-I：在1980年代开发的OBD系统被称为OBD-I。OBD-I系统没有标准化。对于想要访问诊断信息的人来说，不同的车型需要采用不同的工具。

OBD-II：在20世纪90年代初期，SAE和ISO共同发布了ECU与诊断扫描工具之间的数字信息交换标准。所有基于OBD-II的车辆必须使用标准诊断连接器，并通过标准OBD-II协议进行通信。支持OBD-II的汽车，在驾驶员侧仪表盘下方有一个端口，用于插入OBD连接器，车主可以获取有关车辆子系统维修的信息。OBD提供对发动机，排放控制系统，车辆识别号，标定识别号，点火计数器，排放控制系统计数器的状态信息的访问权限。

车辆通行类型

通常使用的通信类型为CAN、LIN、FlexRay等，但是在美国，加州空气资源委员会(CARB)要求所有汽车都具备OBD能力，并应遵守CARB发起的协议规定，要为外部扫描工具提供数据存储和数据访问权限，遵循的CARB准则。

车辆诊断通信用于车辆子系统的诊断

OBD系统通过车辆诊断通信来检测故障报告，它是一种请求—响应的通信方式。外部扫描工具通过OBD端口和OBD连接器连接到车内系统，外部工具发送请求信息，相应ECU进行响应。还有很多类似的协议，比如K-Line、J1850、KWP200、UDS，目前使用比较多的还是UDS协议。

当传感器检测到任何故障时，它们会以故障码的形式触发一条消息。借助工具用户可以检查这些故障码并了解车辆内部的确切问题，一旦解决问题，触发的消息就会从ECU内存中删除。通过重新配置和刷新ECU更新软件解决该问题。

什么是诊断故障码？

发送到诊断工具的信息采用诊断故障码的形式。故障码以字母开头，并包含代表特定车辆子系统及其所遇到问题的四个或五个数字。OBD扫描工具已预载了这些代码的定义。除了这些通用代码外，各个制造商还有其特定代码，并且这些代码不会直接向公众发布。

故障代码：

PXXXX：表示动力系统相关的故障码（发动机和变速箱ECU）
UXXXX：表示网络通信相关的故障码
BXXXX：表明车身相关的故障码
CXXXX：表示机箱相关的故障码

为什么需要OBD？

帮助技术人员正确诊断和修复复杂的问题。
有效且廉价的排放检查系统。
通过事先检测排放控制系统中的问题来控制车辆。
有利于确保驾驶员的安全和车辆整个生命周期的安全。
通过及早发现问题，消除了更换车辆子系统的麻烦。
防止二次故障。
由于扫描工具可以获取发生问题的数据，有利于确认真正的问题所在，因此消除了不必要的维修。

OBD系统的局限性

通过OBD接口只能获取动力总成和排放相关ECU的数据，无法获取车身的数据以及安全气囊的数据。
仅支持请求—响应的通信方式。
OBD只提供对排放相关数据的读访问。不能对ECU进行重新编程，因此很难纠正所观察到的故障。

On-Board和Off-Board诊断的区别

On-Board诊断就是OBD，用于排放相关的诊断。OBD所支持的服务包括：

模式$ 01：请求动力系统当前数据
模式$ 02：请求冻结帧数据
模式$ 03：请求排放相关的故障码
模式$ 04：清除存储的与排放有关的数据
模式$ 05：请求氧气传感器测试结果
模式$ 06：请求指定监控系统的测试结果
方式$ 07：请求当前或上一驱动周期检测到的排放相关的故障码
模式$ 08：请求控制车载系统、组件
方式$ 09：请求车辆信息，例如车辆识别号等
模式$ 0A：请求存储在非易失性存储器中的永久故障代码

Off-Board诊断可提供出排放以外的所有其他ECU的诊断服务，通常采用的是UDS协议，UDS协议不仅可以读取故障码相关的信息，还可以对ECU进行软件更新，与On-Board诊断的区别在于，OBD相关的故障都需要关联MIL灯，而Off-Board不需要。UDS协议所支持的服务就不列举了，之前也写过详细的文章进行分享。

OBD如何在催化剂监控系统中发生作用?

催化转化器用于处理发动机燃烧后废气中的有毒气体。配备OBD II的车辆使用上游和下游氧气传感器，用于测量废气中的氧气含量，以及燃料和空气在燃烧室中的燃烧效率。从燃烧室出来的废气被送到催化转化器，在那里这些有害气体通过将含氮的有毒气体转化为无害气体并释放出游离的氧气。位于催化转化器后面的下游氧气传感器监控转化器效率。如果效率较低，则转换器不会完全清除废气中的污染物。这些废气中的污染物通过排气管最终排放到大气中。

氧气传感器数据用于评估催化剂的转化性能。基于这些氧气传感器数据，可以将尾气排放与催化剂系统性能相关联。当排放超过故障阈值时，OBD系统将打开MIL并存储催化剂的故障信息。

参考：外网资料