◆文/河北 羅新聞

EOBD(European On-Board Diagnostics)，簡稱OBD，即“車載診斷技術(shù)”或簡稱“車載診斷”。歐I和歐II排放法規(guī)階段的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)都帶有車載故障診斷功能，但是在歐III排放法規(guī)中，OBD隱含著專門用于排放控制的意思，美國加利福尼亞州率先于1994年以立法的形式提出了利用車載診斷技術(shù)對排放控制裝置實(shí)行故障監(jiān)測的要求，稱為OBDⅡ。其軟件主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

1.所有車輛必須裝備OBD系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)、制造和安裝應(yīng)能確保車輛在整個(gè)生命期內(nèi)識別劣化類型和故障類型。

2.當(dāng)排放控制系統(tǒng)失效導(dǎo)致排放超過規(guī)定的極限值時(shí)，OBD系統(tǒng)必須及時(shí)識別。

3.汽油發(fā)動機(jī)OBD系統(tǒng)必須監(jiān)測下列項(xiàng)目：三效催化轉(zhuǎn)化器；發(fā)動機(jī)在一定工況區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的缺火；氧傳感器劣化；排放控制系統(tǒng)中傳感器和執(zhí)行器電路是否接通；對于蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)中的炭罐控制閥，至少應(yīng)監(jiān)測其電路是否接通。

4.OBD系統(tǒng)帶有能讓駕駛者感知故障存在的故障指示器，該器件只能用于指示啟動了緊急程序或跛行回家程序。

5.OBD系統(tǒng)必須記錄指示排放控制系統(tǒng)狀態(tài)的代碼。使用各種專設(shè)的狀態(tài)代碼來標(biāo)識正常工作的排放控制系統(tǒng)，以及那些需要進(jìn)一步運(yùn)轉(zhuǎn)車輛才能全面評價(jià)的排放控制系統(tǒng)。必須將由于劣化或故障或永久性排放失效模式引起故障指示器激活的失效代碼儲存起來，該失效代碼必須標(biāo)識故障的類型。

6.如果在至少40個(gè)發(fā)動機(jī)暖機(jī)循環(huán)中沒有出現(xiàn)相同的故障碼，那么OBD系統(tǒng)可以擦除失效代碼、行駛過的距離和凍結(jié)幀信息。

7.OBD系統(tǒng)在下列情況可以自動地臨時(shí)停止工作：OBD系統(tǒng)的監(jiān)測能力因燃油箱液位過低而受到影響，但是只要燃油量超過燃油箱額定容量的20%，OBD系統(tǒng)就不得停止工作；發(fā)動機(jī)啟動時(shí)環(huán)境溫度低于-7℃，或海拔高于2 500m時(shí)，制造商可以讓OBD系統(tǒng)停止工作。

OBD在控制排放的硬件方面，對發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的要求主要包括：

1.將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器安裝在發(fā)動機(jī)離合器側(cè)，以通過發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的細(xì)微波動監(jiān)測發(fā)動機(jī)缺火時(shí)避免受到曲軸扭振的影響；

2.車身垂直的加速度傳感器(允許跟ABS系統(tǒng)的加速度傳感器共用)用于在道路十分差的條件下關(guān)閉EOBD功能；

3.在三元催化器的后面增添一個(gè)氧傳感器，以便用“濃”和“稀”混合氣交替的方法監(jiān)測三元催化器的轉(zhuǎn)化能力；對氧傳感器監(jiān)測其信號電壓是否超出限定的范圍、響應(yīng)速度是否過低、跳變時(shí)間之比是否超出規(guī)定范圍、波動頻率是否過低、氧傳感器是否活性不足、氧傳感器加熱器是否加熱過慢；

4.采用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的場合，要在進(jìn)氣岐管內(nèi)安裝壓力傳感器，以便進(jìn)行對廢氣再循環(huán)率的控制，并在海拔高度超過2 500m時(shí)關(guān)閉OBD功能；

5.在炭罐新鮮空氣入口處安裝截止閥作為執(zhí)行器，在密閉燃油箱內(nèi)加設(shè)壓差傳感器，以監(jiān)測蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)的密封性。

在大眾邁騰發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)上，發(fā)動機(jī)故障報(bào)警(發(fā)動機(jī)故障燈)和排放相關(guān)故障報(bào)警(廢氣報(bào)警燈)共用一個(gè)指示燈，這個(gè)指示燈就是我們常說的發(fā)動機(jī)故障燈，如圖1所示。影響邁騰“廢氣報(bào)警燈”點(diǎn)亮的因素有多種，但與廢氣排放相關(guān)的主要有三元催化系統(tǒng)、曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)、EVAP系統(tǒng)等。

圖1 邁騰車上的OBD報(bào)警燈

一、三元催化系統(tǒng)

三元催化器的工作原理：當(dāng)高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時(shí)，三元催化器中的催化劑將增強(qiáng)CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進(jìn)行一定的氧化-還原化學(xué)反應(yīng)，其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳?xì)怏w；HC化合物在高溫下氧化成水和二氧化碳；NOx還原成氮?dú)夂脱鯕?。所以，其作用就是讓三種有害氣體變成無害氣體，使汽車尾氣得以凈化，如圖2所示。邁騰三元催化系統(tǒng)一旦失效就會儲存故障碼P0420(效率低于臨界值)，引發(fā)的故障現(xiàn)象是發(fā)動機(jī)啟動困難、怠速抖動、加速無力和油耗加大。

圖2 三元催化器結(jié)構(gòu)和原理

導(dǎo)致三元催化器失效原因有：

1.汽車行駛過程中很容易受到路面的反作用力，產(chǎn)生托底或強(qiáng)烈振動，造成催化轉(zhuǎn)化器載體破裂，如圖3所示。

圖3 破損的三元催化器

2.三元催化器長期在高溫條件下，會造成高溫失活。三元催化器產(chǎn)生高溫的原因有：發(fā)動機(jī)失火過多，使未燃混合氣在催化器中燃燒發(fā)生劇烈氧化放熱反應(yīng)；汽車連續(xù)高速大負(fù)荷運(yùn)行。高溫條件下還容易燒毀三元催化器，如圖4所示。

圖4 高溫?zé)龤У娜呋?/p>

3.燃油和潤滑油中的硫、磷，抗爆劑中的錳、鉛，燃油不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化炭都會造成三元催化劑化學(xué)中毒失效，毒物主要是吸附在催化劑活性表面上，并形成一種化學(xué)吸附絡(luò)合物，如圖5所示。其中鉛中毒往往是不可逆的，而對硫、磷、一氧化炭中毒，催化劑的活性則在一定條件下可以得到恢復(fù)。

圖5 化學(xué)中毒的三元催化器

4.因積炭覆蓋在三元催化劑和涂層表面而造成三元催化器失效為積炭失活，如圖6所示。覆蓋在涂層表面的積炭往往是一種含有炭、氫、硫、氮、氧、重金屬等多種元素的混合物，積炭失活是目前導(dǎo)致三元催化器失效的主要原因之一。

圖6 積炭失活的三元催化器

5.三元催化器因堵塞失效造成發(fā)動機(jī)工作不正常是目前環(huán)保發(fā)動機(jī)很普遍的問題，如圖7所示。三元催化器堵塞是逐步形成的，堵塞是可逆的，可通過化學(xué)過程如氧化、氣化而疏通，也可以通過物理過程如解吸、揮發(fā)組分、氣相組分蒸發(fā)來疏通。

圖7 堵塞的三元催化器

以上5種情況都會導(dǎo)致故障燈點(diǎn)亮，且發(fā)動機(jī)控制模塊會儲存故障碼P0420。我們在讀取到故障碼P0420后，應(yīng)該讀取后氧傳感器數(shù)據(jù)流，在發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)，正常情況下后氧傳感器信號電壓應(yīng)在0.46V左右不變，一旦三元催化失活，后氧傳感器數(shù)據(jù)值一般會高于0.60V以上。解決此故障的方法只有清洗三元催化器或更換三元催化器。除三元催化器破碎或鉛中毒需要直接更換外，其他情況均可通過清洗來恢復(fù)三元催化器。清洗三元催化器方法有很多種，可以用“吊瓶法”清洗，也可以拆下三元催化器用弱酸(草酸、潔廁靈等)浸泡三元催化器1h以上。圖8所示為浸泡法清洗三元催化器。

圖8 浸泡法清洗三元催化器

二、曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)

大眾邁騰發(fā)動機(jī)采用了雙級油氣分離器的設(shè)計(jì)，該發(fā)動機(jī)的曲軸箱氣體首先通過缸體下部缸壁上的通道被吸入到缸體下部的粗油氣分離器，經(jīng)過粗油氣分離器的處理后，曲軸箱氣體中的機(jī)油被分離出來，回流到油底殼里，而被分離出來的蒸汽則通過缸體內(nèi)預(yù)先設(shè)計(jì)好的專用通道輸送到氣門室蓋上部的精油氣分離器處。由于該專用通道與缸體被做成一體，就使得流過的蒸汽始終保持一定的溫度，從而避免低溫時(shí)蒸汽發(fā)生凝結(jié)。通過專用通道的蒸汽到達(dá)氣門室蓋后，直接進(jìn)入精油氣分離器，以進(jìn)行第二階段的油氣分離。

在油氣分離器(如圖9所示)內(nèi)，蒸汽經(jīng)過旋風(fēng)式油氣分離機(jī)構(gòu)的處理，會凝結(jié)出機(jī)油液滴，這些機(jī)油通過缸蓋上的專用油道回流到油底殼，而再一次被分離出來的蒸汽則到達(dá)了油氣分離器內(nèi)的調(diào)壓閥中。

調(diào)壓閥用于調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒室內(nèi)的蒸汽流量，在發(fā)動機(jī)工作時(shí)，它使曲軸箱內(nèi)保持一定的真空度，并確保曲軸箱通風(fēng)的通風(fēng)效果良好。經(jīng)油氣分離機(jī)構(gòu)分離出的蒸汽經(jīng)過油氣分離器內(nèi)的調(diào)壓閥的調(diào)節(jié)后，再經(jīng)過油氣分離器內(nèi)的一個(gè)單向閥的調(diào)控，最終進(jìn)入燃燒室。其原理如圖10所示。

邁騰曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障會引起發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)，同時(shí)OBD會設(shè)置故障碼P0171(汽缸列1混合氣過稀)或故障碼P0300(多缸失火)。如果調(diào)壓閥一直卡滯在全開位置，用診斷儀器會讀到故障碼P0171，還會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)在怠速時(shí)，曲軸箱內(nèi)的蒸汽一直在進(jìn)入進(jìn)氣歧管。而這部分進(jìn)入進(jìn)氣歧管的氣體是沒有經(jīng)過空氣流量計(jì)計(jì)量的，就會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)混合氣在怠速時(shí)過稀。但加速時(shí)，進(jìn)氣量多，又由于渦輪增壓器增壓明顯，從曲軸箱漏進(jìn)來的氣體對發(fā)動機(jī)影響就會明顯減少。這就是為什么調(diào)壓閥一直卡滯在全開位置只影響怠速的原因。解決此類故障的最好方法就是讀取發(fā)動機(jī)控制模塊中的空氣流量計(jì)數(shù)據(jù)流，通過數(shù)據(jù)流就能找到故障部位。

如果出現(xiàn)油氣分離器膜片破裂故障，空氣流量計(jì)檢測到進(jìn)氣量就會變小，ECU相應(yīng)減少噴油，與實(shí)際進(jìn)氣量無法形成正確空燃比，混合氣會偏稀，會造成怠速不穩(wěn)。中高速時(shí)進(jìn)氣量變大，油氣分離器處漏氣量就會被忽略，ECU在這種故障中通過曲軸位置傳感器判定多缸缺缸而儲存故障碼P0300(多缸失火)。判斷此類故障最快捷方法是：將曲軸箱通風(fēng)裝置油氣分離器通往進(jìn)氣歧管的管道拔出來堵住，看發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否變得平穩(wěn)。若發(fā)動機(jī)平穩(wěn)，更換油氣分離器就可排除故障。

三、EVAP系統(tǒng)

邁騰EVAP系統(tǒng)中包括ECU、炭罐電磁閥和炭罐。炭罐電磁閥是被ECU控制的，當(dāng)水溫上來并且發(fā)動機(jī)處于中高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和輪速比對后由ECU控制著電磁閥，在必要時(shí)輪番周期性開啟和關(guān)閉；待發(fā)動機(jī)在高轉(zhuǎn)速或者高輪速時(shí)，ECU又會發(fā)出閉合電磁閥的指令。

圖9 油氣分離器總成

圖10 邁騰曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)原理

邁騰EVAP系統(tǒng)常見故障是：炭罐電磁閥(圖11)故障和炭罐堵塞。其中炭罐電磁閥故障可能會設(shè)置故障碼08583(汽缸列1怠速時(shí)混合氣過稀，靜態(tài))；故障碼01089(EVAP錯(cuò)誤清污氣流，靜態(tài))。特別是炭罐電磁卡滯在常開位置時(shí)，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)怠速抖動，有時(shí)甚至熄火故障。在檢查此類故障時(shí)，可以拔掉活性炭罐連接到燃油箱通氣管之間的插頭，檢查是否能感覺到有漏氣。并觸摸活性炭罐電磁閥感覺電磁閥有沒有工作。若拔掉活性炭罐電磁閥的插接器后，活性炭罐電磁閥管路還是有漏氣，就可說明電磁閥不能關(guān)閉，直接更換電磁閥即可。

圖11 炭罐電磁閥