OBDⅡ监控功能及原理简介

（1）三元催化转化器效率 在三元催化转化器后增加一个加热型氧传感器（也称为下游氧传感器），如图5-2所示，供ECU监视三元催化转化器的净化效果或转化效率。

如果三元催化转化器工作正常，则上游氧传感器信号有波动，而下游氧传感器信号相对较平坦，如图5-3所示。一旦下游氧传感器的信号与上游氧传感器读数接近，就说明三元催化转化器净化效果变差，ECU即设置一个故障码。如果该故障在三个行驶周期中都发生，MIL灯就会点亮。

图5-2 在三元催化转化器上、下游配有加热型氧传感器的OBDⅡ系统

1—进气歧管 2—上游加热型氧传感器 3—三元催化转化器 4—下游加热型氧传感器 5—排气管

图5-3 三元催化转化器工作良好和不良时的氧传感器信号

图5-4 用于缺火监测的高数据率曲轴位置传感器

下游氧传感器的加热器，只有在发动机暖机后才开始工作，以防止水在陶瓷上凝结，引起氧传感器陶瓷载体的破裂。氧传感器用的是镀金的端子和插座，并且上游和下游氧传感器有不同的线束插接器。

（2）发动机缺火 如果某个气缸缺火，未燃烧的碳氢化合物（HC）会进入三元催化转化器。当三元催化转化器把这些过量的HC转化成二氧化碳和水时，三元催化转化器会过热，三元催化转化器里的蜂窝式陶瓷载体也会熔结成实心的大块。此时三元催化转化器不仅不能再有效地降低排放，而且会阻塞排气管路，引起发动机运转故障。

气缸缺火监控需要高数据率的曲轴位置传感器（见图5-4），测量每个气缸每次点火时曲轴的加速情况，以确定各缸对发动机功率的贡献。当某缸缺火时，它不为发动机提供动力，此时的曲轴加速就会比不缺火时要缓慢。

OBDⅡ允许2%左右的随机缺火率，并将缺火分为三个等级：

A型缺火会瞬间导致三元催化转化器损坏。在超过200r/min的时间段内，当检测到气缸缺火率在2%～20%时，ECU会停止缺火气缸的燃油供给，同时持续点亮MIL灯。但是当发动机在大负荷下工作时，ECU将不会关闭缺火气缸上的喷油器，但会使MIL灯闪烁。

B型缺火会使排放超出标准的1.5倍。在超过1000r/min的时间段内，如果检测到气缸缺火率超过2%～3%，ECU会设置一个故障码。若在后续的第二个行驶周期中也检测到这个故障，则持续点亮MIL。

C型缺火会产生一个需要维修（I/M）的故障码。MIL仅点亮而不闪烁。

缺火监控程序具有学习功能，以补偿因制造误差和元件磨损而造成的发动机性能的变化。

需要强调的是，ECU只能监测是否缺火，并不能确定缺火的原因。而燃油系统或机械系统故障也可能影响正常点火。

必要时，可以使排气不通过三元催化转化器以进行对比测试。

（3）燃油系统ECU在闭环控制期间，连续监测燃油修正。当燃油系统故障导致ECU进行燃油修正的时间过长，且该故障在连续的两个行驶周期内都发生时，ECU会设置一个故障码并点亮MIL灯。

（4）加热型氧传感器ECU监控器监测当空燃比变化时，氧传感器输出电压随之变化的响应时间（电压信号频率）。例如，氧传感器输出电压10s内在0.45V上下变化应该在10次以上，反应迟缓的氧传感器，不能满足空燃比控制的需要。系统在每个行驶周期内对所有的加热型氧传感器（HO2S）检测一次，上游和下游传感器分别进行独立的测试。

（5）EGR系统ECU使用不同的方法来确定EGR系统是否正常运行。如检测EGR通道内的温度，高温说明有废气存在；通过操控EGR阀，根据进气歧管绝对压力（MAP）信号变化，检测EGR是否正常运行。

EGR常用一个差压传感器，如图5-5所示，当EGR阀关闭且无排气流过时，差压传感器两根软管内的压力应该是相同的，否则EGR阀处于开启状态。在一定转速范围和节气门开度条件下，差压传感器输出信号有一个期望值，ECU将检测到的差压传感器信号值与其内存的期望值相比较，就能检测出EGR流量。如果流量异常，则ECU会设置一个故障码。如果故障在两个行驶周期中都发生，则MIL灯会点亮。(www.xing528.com)

图5-5 带差压反馈传感器的EGR系统

（6）燃油蒸发（EVAP）排放系统ECU可以通过多种方法监控燃油箱的保压能力，和从燃油箱、炭罐分离燃油蒸气的能力。如在炭罐清污电磁阀和进气歧管之间安装清污流量传感器，ECU每个行驶周期监测其信号一次，以确定是否有燃油蒸气流过电磁阀进入进气歧管，如图5-6所示。ECU还可以通过安装在炭罐和进气歧管之间的控制阀监控流入进气歧管的燃油蒸气，如图5-7所示。

1—进气歧管 2—清污流量传感器 3—炭罐清污电磁阀 4—炭罐 5—燃油箱 6—倾翻单向阀 7—燃油箱加油口盖

图5-6 带清污流量传感器的EVAP系统

1—进气歧管 2—燃油蒸气控制阀 3—炭罐 4—燃油箱 5—倾翻单向阀 6—燃油箱加油口盖

还有一些汽车配备了增强型燃油蒸发系统监控装置，以检测EVAP系统的泄漏和受阻情况。如燃油蒸发系统泄漏或燃油箱加油口盖丢失，都会使MIL灯点亮。

（7）二次空气喷射（AIR）系统 可通过开启AIR系统，将空气喷射至氧传感器的上游，并同时检测氧传感器的信号来实现对AIR的监控。监控过程可以按先被动测试再主动测试的方式进行。被动测试时，从起动到闭环控制过程中，空气泵是开启的，一旦氧传感器（HO₂ S）的温度达到能产生电压信号，ECU应接收到低电压信号，否则进行主动测试。在闭环控制条件下的主动测试期间，ECU不断地将通往排气歧管的AIR气流关闭或开启，并检测三元催化转化器上游HO₂ S的电压和短期燃油修正值。当通往排气歧管的AIR气流被打开时，氧传感器的电压应该降低而短期燃油修正应为浓混合气。如果两个连续的行程循环内AIR系统都未通过主动测试，ECU会点亮MIL灯并存储一个故障码。

图5-8所示为电动空气泵系统。ECU通过监测继电器和空气泵来确定是否有二次空气喷射。ECU每个行驶周期监测一次，如果两个连续的行驶周期内空气泵系统有故障发生，则会存储一个故障码且MIL灯被点亮。如果故障自动排除，则在连续运行三个行驶周期而无该故障产生时，MIL灯会熄灭。

（8）电子控制系统 如图5-9所示，对于模拟传感器，ECU是通过检测模/数转换前信号电压是否超出设定的范围来检查元件或电路故障的。

对于数字（频率）传感器，ECU将被检测的传感器信号频率和用其他传感器信号的计算结果比较，来判断元件或电路是否存在故障。

图5-8 电动空气泵系统

1—左侧进气歧管 2—空气通道 3—左侧三元催化转化器 4—右侧三元催化转化器 5—空气旁通阀 6—右侧排气歧管 7—固态继电器 8—空气喷射旁通电磁阀 9—真空源 10—空气泵

图5-9 电子控制系统

ECU通过检查怠速转速是否是根据各输入信号所确定的转速，来监控用于控制怠速电动机的输出信号。

ECU通过监测电磁阀、继电器等的执行电压来判断各执行器是否工作。如果执行器是关闭的，则电压为高，否则电压应为低。

用符合OBDⅡ标准的诊断仪的准备功能，可以将ECU的监控状态显示出来。如果汽车运行时间、工作状况和其他参数不足以让监控程序完成测试，诊断仪会指示该监控程序还没完成，不能进行检测。

OBDⅡ标准定义了暖机循环，即在某一次发动机熄火后的一段时间内，发动机重新运转，并且冷却液温度至少会升高22℃并达到至少88℃。大多数的故障码在经过40个暖机循环后，若再未发现相应故障，则故障码就会自动清除。一些厂商将清除的故障码保留在一个标志区内，这对识别间歇性故障是非常有用的。