车上诊断技术法规及诊断技术介绍OBD简单介绍

1、1 車上診斷系統(on-board diagnostic-obd) 法規及診斷技術介紹 2 內容 qobd法規介紹 q車上診斷系統(obd)簡介 qobd技術介紹 q結語 3 國際主要obd規範實施期程 nobd法規介紹 相當於obd i 規格 2005 美國加州 美國聯邦 歐盟 日本 加州obd規範 (診斷基本故障) 無obd規範 19881994 obd ii 導入 期 1996 所有車輛必須 符合加州 obd ii標準 (所有污染相關 系統或元件) 採認加州obd /obd ii之認證 1998 所有車輛必須符合聯邦 obd ii標準(以加州之 obd ii為基礎) 2000 無obd規

2、範 無obd規範 eobd-輕型車 (相當於obd ii) 1.eobd(修訂規範 內容) 2.重型車eobd 1.增加obd規範 內容 2.車輛總重14000lb 以下之重型車輛 2008 先進 obd (相當於eobd) 4 obd i 規範 q obd i(加州於1985年公佈實施,適用於1988年以後車型) n其目的在於當發生污染元 件之故障時能提醒車主進 行修復以降低污染,並利 於維修人員進行修復 n監測主要系統及元件的電 氣失效故障 n故障顯示燈(mil)在污染 元件故障修復後即熄滅 nobd法規介紹 故障顯示燈(mil) 故障碼 (diadnostic trouble code)

3、 診斷偵測項目規定 主要輸入sensor 燃油控制系統 egr系統 偵測電路的斷線及短路 5 obd ii規範 q obd ii(1994) n監測污染相關系統及元件的性能劣化或故障,有訂定故障 診斷之標準(新車污染排放值 1.5倍) n故障顯示燈(mil)在修復後且經3次的行駛循環無發現相 同故障後熄滅 n主要增加監測項目有觸媒觸媒,misfire,油氣蒸發控制系油氣蒸發控制系 統統,egr,二次空氣系統二次空氣系統等 nobd法規介紹 6 nobd法規介紹 規範項目 加州加州obd i 適用於1988以後車型 加州加州(ccr.1968.1) 適用於1994以後車型 加州加州(ccr.19

4、68.2) 適用於2004以後車型 美國聯邦美國聯邦epa (適用於1996以後車型) 1觸媒轉化器 2加熱觸媒 3引擎點火失效 4油氣蒸發洩漏 5二次空氣系統 6燃油系統 7含氧感知器 8廢氣再循環系統(egr) 9pcv系統 10引擎冷卻系統(節溫器) 11冷啟動污染減量策略 12空調系統元件(冷煤) 13vvt控制系統 14直接臭氧減量裝置 15粒狀物捕集器 16輸入/輸出元件 (sensor測試項目數約6項 故障模擬方式由車廠設定,以更換為劣化元件或使用電子設備模擬方式進行 預備駕駛ftp-75(市區行車型態) 2次 污染測試ftp-75(冷啟動) mil亮燈時機在ftp-75的熱啟動

5、測試前mil燈必須亮起 合格標準該mil燈在污染值未超過管制標準前亮起即為合格 其它說明已取得加州obd ii認證合格者視同符合該規定 nobd法規介紹 11 歐盟eobd之認證測試規範 歐盟eobd 新車型認證測試 項目 汽油車柴油車 (1)觸媒(2)misfire(3)o2 sensor(4)其它污 染相關控制元件(5)油氣蒸發控制系統 (1)觸媒(2)粒狀物捕集器(3)燃油控制 系統之由噴油量及正時致動器(4)其 它污染相關控制元件 故障模擬方式由車廠設定,以更換為劣化元件或使用電子設備模擬方式進行 預備駕駛歐盟type i (part1+part2) 2次 污染測試歐盟type i (

6、part1+part2) mil亮燈時機在完成歐盟type i 預備駕駛後必須亮起mil 合格標準該mil燈在污染值未超過obd管制標準的20%前亮起即為合格 其它說明歐盟之obd認證測試約費時一週 nobd法規介紹 12 nobd法規介紹 obd系統評估方式故障模擬方式測試項目 電路訊號檢 測(輸入元 件) 1.檢查其電路是否斷線 或有無訊號 2.檢查訊號合理性 1.拆除電路接頭使其 斷線 2.使用電子訊號模擬 設備 如空氣流量感知 器及a/f sensor等 功能性檢測 檢查該元件作動之輸出 功能是否正常 更換為故障元件如油氣蒸發控制 系統,egr系統等 之故障模擬測試 連續或至少在每次行

7、駛 循環中診斷其是否超出 規範值 在設定故障元件後, 須搭配污染排放測 試,以驗證obd之偵 測功能 misfire,觸媒,含氧 感知器等 obd故障模擬認證測試-故障模擬方式 13 obd故障模擬認證測試-故障模擬方式 項目故障模擬方式檢查項目 觸媒轉化器更換成劣化觸媒 mil是否亮起 污染測試結果 引擎點火失效利用misfire generator並設定misfire率 mil是否亮起 污染測試結果 含氧感知氣利用o2感知器劣化模擬器 mil是否亮起 污染測試結果 二次空氣系統更換成故障之空氣泵使其流量在低極限值狀態 mil是否亮起 污染測試結果 egr系統更換成故障元件使其流量在低極限值

8、狀態 mil是否亮起 污染測試結果 油氣蒸發控制 系統 將油氣清除控制閥電路斷線(歐盟之故障模 擬方式) mil是否亮起 nobd法規介紹 14 nobd故障模擬測試流程 nobd法規介紹 obd故障模擬認證測試-故障模擬方式 設定故障元件或模擬器 (如需要可啟引擎測試) 清除故障碼記憶資料 預備駕駛 (兩次) 靜置污染測試 (冷啟動) obd系統診斷檢查及污染排放量測系統診斷檢查及污染排放量測 15 n含氧感知器故障模擬測試準備方式 nobd法規介紹 obd故障模擬認證測試-故障模擬方式 含氧感知器 含氧感知器劣化模擬器 o2 sensor 輸入訊號 o2 sensor 輸出訊號 電池 引擎

9、ecu o2 sensor 訊號 gnd 16 n須提送審查之文件內容 nobd法規介紹 歐盟之新車型obd認證規定 系統元件故障碼監測策略故障標準 第二 參數 預備駕 駛 故障模 擬測試 型態 故障顯示燈 號(mil) 進氣溫度感 知器 p0112訊號過低 檢查進氣溫 度感知器電 壓值 無 歐盟type 1測試型態 1次 歐盟type 1測試 完成兩次測 試循環後亮 起 p0113訊號過高 油溫感知器 p0182訊號過低 檢查燃油溫 度感知器電 壓值 無 歐盟type 1測試型態 1次 歐盟type 1測試 立即亮起 p0183訊號過高 17 nobd量產品質規範 nobd法規介紹 obd新

10、車量產品質管制規範 加州 obd ii歐盟(cop) 標準化測試規定 (2005車型年以後) 在正式量產30日內選擇一輛測試車,以 診斷掃描工具進行連線以確認其obd 系統是否符合相關標準化規範(如通訊 協定,readiness狀態,mil等) 主管機關得自量產線 上選擇一輛測試車進 行故障模擬測試 如不合規定,則再於量 產線上選擇4輛進行測 試,4輛中有3輛合格及 符合量產品質一致性 之規定 obd偵測性能測試 (2004車型年以後) 於正式量產6個月內,選擇一輛以上量 產車進行obd ii規範之所有偵測項目 的測試. q測試方式:設定故障模擬狀態,使測試 車輛亮起mil燈號,並儲存其故障碼

11、 針對使用中車輛 obd偵測性能的確認 測試與報告 自開始銷售的6個月內,蒐集使用中車 輛obd偵測性能狀態資料,最低樣本數 量15輛,須蒐集之資料包含sae j1979 規範之使用中車輛obd性能追蹤資料, 車輛識別碼(vin)等 18 nobd法規介紹 obd偵測頻率規定 連續監測 (continuous: 檢查電路的連 續性,故障,超 出預設值等,至 少每秒兩次以 上) 引擎點火失效,需在規定之引擎運轉範圍內持續監測misfire 燃油系統(噴油量,a/f比) 引擎電子控制系統之輸入元件(如進氣流量sensor等元件),需連續 監測是否有超出設計值或電路是否斷路等狀況 每次行駛循 環(d

12、riving cycle) 除須連續監測項目以外之其它項目,如觸媒,油氣蒸發洩漏等 引擎電子控制系統之輸出部分(如惰轉控制閥等),必須監測其作動 功能之反應速率是否正常 19 nobd法規介紹 obd之故障顯示規定 凍結格式資料凍結格式資料(freeze frame)範例範例 冷卻水溫度 進氣溫度 進氣壓力 點火正時提前 燃油控制狀態 節氣閥角度 引擎計算負載值 引擎轉速 車速 a/f修正補償量 儲存故障碼 儲存凍結格式資料 mil燈亮起 啟動行駛 發現故障 歐盟部分須紀錄mil亮燈後 繼續行駛之距離 20 nobd法規介紹 obd故障顯示之熄燈規定 mil燈亮起 啟動行駛 發現故障 啟動行駛

13、 正常正常 啟動行駛 正常 啟動行駛 第一次行駛循環第二次行駛循環第三次行駛循環第四次行駛循環 儲存故障碼 儲存凍結格式資料 啟動行駛 mil燈熄燈 保留故障碼及凍結格 式資料 21 nobd法規介紹 缺陷(deficiencies)規定 允許兩項診斷項目的缺陷 允許之期限為2年 如有以下狀態則不接受其deficiencies要求 完全缺少整個診斷偵測元件 會超出obd管制標準 q 歐盟 q 美國 在下列前提下,未完全符合obd ii規範仍可視為合格 技術上因應有困難,且該項無法符合不會延續至下一車型 年車輛 車廠須向政府機關證明其已努力嘗試符合規範 22 nobd法規介紹 使用中車輛obd檢

14、驗制度 q法規要求 美國 (title 40 cfr parts 51及parts 85) 於2003年以後,所有自1996年以後裝置obd 系 統之使用中車輛均必須接受obd-i/m檢測 歐盟 (2003/27/ec指令) 依98/69/ec指令規定裝置obd系統之車輛,可 以利用診斷掃描工具讀取obd資料並同時檢 查obd系統是否正常之方式來取代排氣污染 檢測 日本目前僅檢查故障顯示燈號有無亮起 23 nobd法規介紹 使用中車輛obd檢驗制度 q使用中車輛obd檢驗程序 mil燈號 檢查 通訊連結 訊號檢查 obd系統檢查 dlc接頭 以診斷掃描器 送出mil訊號 obd檢驗標準 有無d

15、tc碼? mil燈號有沒有亮? dtc及 mil狀態 準備就緒碼是否 在ready狀態? 準備狀態 是否可建立連結?通訊訊號 準備檢測狀態 故障碼下載 檢查車輛obd 電腦之狀態 24 美國使用中汽車obd檢驗實施成效 動力計檢測obd檢測備註 設備成本 約ntd200萬元約ntd2萬元 obd檢測僅需具備掃描診斷器 (scan tool),成本較低 檢測時間 1215分鐘0.52分鐘 obd檢測時間遠較動力計檢測時 間為短 平均修復 成本 $250 (ntd8500) $250 (ntd8500) obd維修成本雖較高(劣化即出現 mil訊號),但維修時間短且較精確 而可降低誤修機率使得平均

16、修復 成本與動力計檢測相近 不合格率 13%35% obd檢測在元件劣化有污染之虞 時即會被篩選出來 效益 -總效益約增加2% 至2002年有obd ii系統之車輛佔 50%;隨著新車數量增加其效益將 逐漸增加 污染減量 18065噸(nox+voc)18426噸(nox+voc) obd檢測可消減361噸nox+voc (未計算因提早發現故障之效益) q以2002年美國massachusetts實施obd檢測結果為例說明 nobd法規介紹 25 美國使用中汽車obd檢驗實施成效 q其它研究成果說明(19992001年期間) obd ii檢測最常發現之故障為含氧感知器、 misfire 、eg

17、r 、及油氣蒸發洩漏等 obd ii檢測在油氣蒸發洩漏方面的污染減量效益 最高 大約有30%的車輛亮起mil燈,但污染值卻未超過新 車排放標準的1.5倍 在沒有亮起mil燈號的車輛中,僅有3%的車輛在實 施im240排氣檢測時有污染較高之情況,顯示obd ii 具有實質的污染管制效益 nobd法規介紹 26 q檢測速度快且方便 q持續監測車輛狀態而有較高的污染減量貢獻 q對於低污染車輛而言是較佳的測試方式 q可診斷出造成污染嚴重排放之故障元件 q可測試所有配備obd系統之車輛(obd已標準化) q可提醒駕駛注意故障顯示燈號並進行維修 使用中車輛obd檢測之優點 nobd法規介紹 27 nobd

18、法規介紹 歐美obd綜合比較說明 美國obd ii歐盟eobd 目的 在尚未造成高污染前即須偵測出來針對嚴重污染車輛 法規 1.針對各管制項目 2.較詳細的規範內容 3.由法規的訂定來促進技術發展 對應一般標準的技術狀態 實際執行 情形 車廠須與主管機關密切進行技術協商 討論,由主管機關依各車廠情況做技術 性的判定 1.監控項目取決於車廠之技術(提供證明) 2.係屬於較簡化的obd 管制標準 新車排放標準的1.5倍為一固定值(約新車排放標準的25倍) 監督機制 有規範(排氣檢測10台以上ford;chrysler等等) iso 9141-2 iso 14230-4(keyword 2000)

19、iso 15765-4(can):國際調和規格國際調和規格 obd ii及eobd均已規定需符合標準化規範以利於 車輛故障時之診斷維修工作 34 n車上診斷系統(obd)簡介 obd標準化規範 名稱使用之車廠 使用規格 車型年 註解 iso 15765-4 歐洲 eobd 2000年 所有 obd iii 2007年以後 obd調和規格 sae j1850 gm,ford,dc obd ii 1994年 不適用歐洲規 格 iso 9141-2歐、亞及部分 美國 obd ii 1994年 舊obd ii iso 14230-4 多數車廠 eobd 、 obd ii、obd iii 2000年以後

20、 keyword 2000 污染診斷通訊協定 35 obd對於車輛污染管制的效益 1.可偵測到影響污染排放之 故障元件 可診斷出不當的維護保養,例如火星塞老化所 造成的misfire 故障顯示燈(mil)亮起可促使大部分駕駛進 行維修 在排氣定檢中將檢查mil燈是否亮起 2.提早警告將會影響性能的 故障狀態 在駕駛人未注意到性能劣化前即可診斷出大 部分的劣化故障情況 在污染排放將超過管制標準前即提醒進行維 修以預防更嚴重的污染排放 3.促進車廠提昇污染相關元 件的可靠度 只有可靠的控制元件才能符合嚴格的診斷規 範要求 由於obd規範的實施使得污染控制技術有大 幅提昇改進 n車上診斷系統(obd

21、)簡介 36 n車上診斷系統(obd)簡介 obd對於車輛污染管制的效益-(續) 4.提昇車輛修護技術 標準化的故障碼等使技術人員亦於診斷修護 凍結格式資料可協助診斷斷續性之故障問題 misfire診斷可辨識出發生故障之汽缸 5.對於排氣檢驗有良好效益 obd檢測所需時間較短(僅需0.52分鐘) 不需在動力計上進行測試 obd檢測可確實檢查出發生故障之元件(排氣 檢測結果則無法判定出故障元件),減少人為診 斷錯誤造成之時間浪費 37 政 府 主 管 單 位 車 輛 製 造 廠 專 業 檢 測 機 構 車輛obd管制制度導入流程 起草階段(約6個月)設計階段(約8個月)發展應用階段實測階段認證階

22、段(約6個月) 相關專案的執行與 發展 訂定obd主要規範及 細部作業規定 執行示範運行測試 obd法規規範修訂 完成obd法規制 度建置 目前及未來所需技 術的研究 obd研發專案的執 行與發展 obd監控策略規劃 引擎及變速箱控制 器規格 感知器及致動器 obd系統架構 軟硬體設備發展 完成控制策略之擬定 進行軟體校正評估 氣候測試 準備實車測試 資料數據蒐集及 統計分析 實車測試 最終矯正措施 obd檢測設備規格 擬定 obd檢驗人員教育 訓練 完成實驗室執行 obd檢驗之認證 完成品保認證 執行車輛obd審 查作業 obd法規已完整 擬定實施 引擎及車輛準備 故障模擬元件的 準備 認證

23、車輛送測 obd認證測試- 依法規執行故障 模擬測試 obd發展流程說明 n車上診斷系統(obd)簡介 38 nobd主要診斷項目簡介 obd管制項目說明-觸媒系統(1) q因觸媒轉化效率與含氧量呈比例關係,在觸媒前 後端裝置含氧感知器即可用來診斷其是否劣化 39 nobd主要診斷項目簡介 obd管制項目說明-觸媒系統(2) q診斷及判斷邏輯 主含氧感知器副含氧感知器 正常觸媒 故障觸媒 q技術發展說明 車廠必須利用劣化至故障標準(新車排放標準 1.5)之觸媒來進 行測試,而最常用的觸媒劣化方式包含烤爐老化及引擎點火失 效(misfire)等,使觸媒處於較高溫度而快速劣化 配合污染排放測試,若

24、未達故障標準則持續進行觸媒劣化工作 40 nobd主要診斷項目簡介 obd管制項目說明-引擎點火失效(misfire) 偵測原理及法規要求- 於引擎曲軸裝置曲軸角度感知器,藉由量測個別汽缸在爆炸產生動力行 程時的曲軸轉速變化 有可能損壞觸媒及污染排放會超過obd管制標準時之misfire必須可診斷 出來 為obd ii 中最重要的偵測項目,車廠在認證時亦須提出許多佐證資料 41 nobd主要診斷項目簡介 obd管制項目說明-引擎點火失效(misfire) 引擎點火失效比率(misfire率)之規定 歐盟eobd 車廠必須分別定義出會造成觸媒損壞及污染 會超出法規標準之misfire率,而在偵測

25、到 misfire率超過該定義之比率時必須亮起故障 顯示燈(mil) 備註說明: 因應此規定,美國在 obd認證過程中,要 求車廠必須針對 misfire部分提出佐 證說明資料 美國obd ii 會造成觸媒損壞會造成觸媒損壞: 1.車廠須定義出每200rpm轉速中發生多少的misfire率會造 成觸媒損壞 2.偵測到misfire率超過該定義之比率時必須亮起故障顯示 燈(mil) 3.出現有可能損壞觸媒之misfire時,故障顯示燈是以快速閃 爍方式亮燈,如下次又發生相同的misfire則為持續恆亮 污染將超過法規標準時污染將超過法規標準時: 1.車廠須定義出每1000rpm轉速中發生多少的m

26、isfire率會 造成污染排放超過法規值 2.偵測到misfire率超過該定義之比率時必須亮起故障顯示 燈(mil) 42 nobd主要診斷項目簡介 obd管制項目說明-引擎點火失效(misfire) 引擎點火失效須偵測之運轉範圍 歐盟eobd 1.引擎轉速在4500rpm以下範圍內 2.空檔轉速狀態下 3.空檔引擎轉速空檔引擎轉速3000rpm狀態點狀態點及在最大最大 轉速轉速4500rpm且進氣歧管真空度較空檔狀且進氣歧管真空度較空檔狀 態低態低13.33kpa之狀態點等兩點相交直線範 圍內 美國obd ii 1.所有空檔轉速狀態下 2.空檔轉速空檔轉速3000rpm,及引擎紅線轉速區引擎紅線轉速區中 進氣真空度較該空檔轉速低4inh2o之狀態 點等兩點相交直線範圍內 43 nobd主要診斷項目簡介 obd管制項目說明-含氧感知器 偵測原理- 偵測輸出電壓,反應時間等參數是否在合理的運作範圍內 44 nob