车子为什么要自我诊断？OBD背后的秘密

说起OBD，可能大家的第一印象就是仪表盘上的发动机故障灯，又或者是前两年宣传得风生水起的OBD盒子。确实，作为一名车主，OBD系统与我们也只有这么一点交集；但是，你真的了解OBD背后的故事和原理吗？



OBD故障灯



OBD接口的位置和外观

OBD的全称是On-Board Diagnostics，中文翻译为“车载诊断系统”，简单地说，它就是一个汽车自己诊断自己的工具。汽车为什么要自我诊断呢？一方面，这是为了方便技师维修，当故障车子来到4S店后，技师可用专用的诊断工具读取汽车存在的故障码，故障发生时的时间、里程、故障发生次数等重要参数，就像下图一样，这样方便他们快速了解问题，比听取车主的描述要准确、可靠得多，从而也能更快地解决问题。



OBD诊断工具界面

而OBD系统更重要的另一方面，也是它设计的初衷，就是为了控制排放。

作为全世界对汽车污染物控制最严格的地区，美国的加州（就是这次排放门把大众罚得最惨的州）早在1988年就要求汽车搭载OBD系统了，当时满大街跑的还都是没有电子系统的化油器汽车呢。而作为中国控制尾气污染最严格的帝都，则是在2004年提前实行国III排放标准时才对OBD系统作出规定，整整落后了别人16年。所以在中国，2004年前生产的车都是没有OBD系统的。



那么，OBD系统是如何控制排放的呢？

大家都知道，每款新车都需要满足严格的排放法规，但对于一款年产几十万辆的车型，政府只能在量产前检查一辆或是几辆车，在排放合格后就会颁发上市销售的许可。而对于生产线上不断制造出来的新车，不可能对每一辆都进行排放试验（做一次排放试验成本为几千到上万元），更不可能在日后长时间的驾驶过程中，一直拿个尾气分析仪追着你，看你尾气排放有没有超标。

这样，如果某种故障导致尾气排放超标（举个极端的例子，尾气催化器完全失效），却听之任之而不去修理的话，将会产生比正常车辆高数千倍的污染物排放！所以，必须存在一套系统，能在发生了尾气排放超标的故障时及时提醒车主，尽快去修复故障。这套系统就叫做OBD系统。

在以前，OBD故障灯虽然亮了，但车主也可以选择忽视它，但是按照《北京市大气污染防治条例》，如果北京的车主不尽快治理排放超标，验车时只要使用通用检测仪，就可以查出该车亮灯后的行驶里程数。OBD亮灯后开行200公里后仍不维修，年检时可能将面临500元的罚款（在新疆无人区的时候OBD灯亮了咋办？）。



尽管汽车年检时要进行尾气检测，但年检的间隔时间很长，两次年检之间产生的污染物已经足够产生严重的后果，所以OBD系统是必须的。

OBD系统的检测原理十分复杂，它会对汽车，特别是发动机的各个方面进行检测，凡是可能产生排放超标的故障，工程师们都会绞劲脑汁想出办法进行检测。很多朋友都知道拔掉某些传感器或点火线圈会导致OBD故障灯亮，但监测各个电路的通断只是OBD系统的最简单功能之一，我再介绍另一个也比较简单的功能：失火检测。

失火，也叫缺火、缺缸，指的是在发动机工作过程中，由于各种原因造成的混合气在气缸内不能正常燃烧的现象。翻译成人话，就是说火花塞没点着火，汽油怎么进的气缸，就原样出来了。造成失火的原因可能有很多，火花塞积炭、点火能量不足、汽油喷多了、喷少了都有可能导致失火。如果发动机发生失火，会导致动力下降（四缸机变三缸机，动力肯定不足啊）、严重抖动。但是它为什么会在OBD系统的监控范围内呢？难道排放也会超标吗？

是的，失火可能导致严重的排放问题，为什么呢？

这还得从三元催化器的原理说起：大家都知道，发动机会产生碳氢化合物HC、一氧化碳CO、氮氧化物NOx等污染物，如果你高中化学知识还没还给老师的话，应该还记得，NOx具有氧化性，而CO和HC具有还原性，三元催化器依靠着其中的铂、钯、铑等贵金属元素的催化作用，使这些污染物发生氧化还原反应，转化为无害的氮气N2、二氧化碳CO2、水H2O等。



氧化还原反应是会放出热量的，正常情况下，发动机排出的尾气中HC、CO、NOx并不多，所以也不会产生什么热量，而当失火发生时，画风一转，变成了下面这样：



大量未燃烧的汽油和氧气涌入三元催化器，在催化剂的作用下发生剧烈的反应，基本可以认为是燃烧。在这样的情况下，催化器温度分分钟飙到1500多度，坚持不了多久就跪了，排放自然也就超标了。

OK，说了这么多只是说了失火对催化器的危害，还没讲失火是怎么样诊断的。对失火的诊断主要抓住失火的一瞬间发动机不产生动力的特点在正常运行的时候，发动机转速是平稳的，每一缸点火时转速都差不多，就像下面这张图：



一般情况下，转速有少许波动是正常的

当某一个气缸连续发生失火时（比如这个气缸的点火线圈被拔了），就会检测到每次轮到这个气缸点火，转速都会发生下降的现象，如下图。



第二缸连续失火，每次轮到第二缸点火时转速都下跌

这样，ECU就会针对这种情况做出失火的判断，并在仪表盘上点亮故障灯，提醒车主前往修理厂进行修理。修理厂的技工也可以通过工具读到失火的故障码，从而对症下药，快速解决汽车故障。

当然，这里只是对最简单的一个气缸连续失火故障诊断的超级简化版描述，实际要考虑的还包括单次失火、两缸对称失火、两缸连续失火、三缸失火等情况，还要顾及不同车辆有不同的转速波动特性、路面质量不好时和低温冷启动后转速波动大等等因素，光是失火诊断的逻辑框图写出来就长达近千页，可想而知整个OBD诊断逻辑有多复杂。

总而言之，OBD系统对于维修师傅十分有用，对于控制排放十分有效，因此也成为法规中强制规定的部件，那它对我们车主有啥用呢？其实吧，也没啥用，就好像三元催化器值个好几千块，对车主也没什么直接好处，但要是大家都不装催化器，估计很多人已经在光化学烟雾中被毒死了。

(内容来源： 车辙)