OBD2输出信息的9种诊断模式

gushiren

OBD系统提供了丰富的诊断状态和结果信息，这些信息不仅可用于相应机关对车辆状态的审查（比如年检），还有助于故障的定位和排除，更可为DIY者提供新的乐趣。此外，这些信息的统计结果对法规制定者、整车和零部件/系统制造者以及科研工作者提供宝贵的借鉴。

法规要求

OBD系统提供的信息决定于法规的要求、车辆的配置、整车制造厂和发动机电控系统供应商的要求以及OBD系统本身的技术水平几个方面。但是首先要满足当地法规的要求。我国采用了EOBD相同的要求，在GB18352.3–2005中的相关描述如下：

IA.6.5.3.3
必须采用ISO DIS 15031–5“道路车辆– 车辆与排放有关诊断用的外部试验装置之间的通讯– 第5部分：排放有关的诊断服务”（2001年11月1日）规定的格式和单位提供基本诊断数据（见IA.6.5.1规定）和双向控制信息，并且这些信息必须能通过满足ISO DIS 15031–4 要求的诊断工具获得。



OBD系统输出信息的模式/服务

Mode 1: 请求动力系当前数据

Mode 2: 请求冻结祯数据

Mode 3: 请求排放相关的动力系诊断故障码
Mode 4: 清除/复位排放相关的诊断信息

Mode 5: 请求氧传感器监测测试结果

Mode 6: 请求非连续监测系统OBD测试结果

Mode 7: 请求连续监测系统OBD测试结果

Mode 8: 请求控制车载系统，测试或者部件

Mode 9: 读车辆和标定识别号



请求动力系当前数据


说明
模式1的功能是根据法规要求，使得外部标准的诊断工具可以访问当前排放相关的一些基本参数的数据值。这些参数包含系统的一些模拟输入和输出量，数字输出和输出量，以及系统状态信息等。这些参数是车辆和发动机以及OBD系统本身最重要的信息，它们是实时刷新的。
15031–5 给出了可供选择的所有参数的标准定义，包括存储格式、单位和文字描述等信息。每个参数都有一个参数标识（PID）与之相对应。所有可能输出的参数请参考PID列表。
不同的车在模式1中显示的参数可能不同，比如使用进气歧管压力传感器来确定进气量的系统会输出压力值，而使用流量传感器的系统会输出流量值。但是至少要包含法规要求的基本参数。
在某些部件损坏的时候，系统在判断出故障之后可能会自动切换到一个预先设置或者根据相应模型计算出来的一个替代值，此时模式1显示的仍然是真实的信号值，这样更有利于在维修中确认和排除故障。

示例

PID 0110000010MIL on, 2 fault code entries
00000111Misfire monitoring supported and complete
Fuel system monitoring supported and complete
Comprehensive component monitoring supported and complete
reserved not supported
01101101Catalyst monitoring supported and complete
01101100Heated catalyst monitoring not supported
Evaporative system monitoring supported
Secondary air system monitoring supported
A/C system refrigerant monitoring not supported
Oxygen sensor monitoring supported
Oxygen sensor heater monitoring supported
EGR system monitoring not supported
PID 030000 0010Fuel system status Bank 1 Closed loop, using oxygen sensors
0000 0000Fuel system status Bank 2
PID 0430.60%Calculated load value
PID 0595 degEngine coolant temperature
PID 061.60%Short term fuel trim - Bank 1
PID 070.00%Long term fuel trim - Bank 1
PID 0C785 1/minEngine speed
PID 0D0 km/hVehicle speed
PID 0E3.0 degWIgnition timing advance for cylinder 1
PID 0F39 degIntake air temperature

PID 103.00 g/secAir flow rate
PID 1112.20%Absolute throttle position
PID 120000 0100Secondary air status atmosphere / off
PID 130000 0011Location of oxygen sensor
Bank 1 Sensor 1
Bank 1 Sensor 2
PID 150.800 VOxygen sensor output Bank 1 Sensor 2
99.22%(Value = FF)Short term fuel trim Bank 1 Sensor 2
PID 1C6-DecOBD requirement EOBD
PID 210 kmDistance traveled while MIL on
PID 341.000 LambdaEquivalence ratio Bank 1 Sensor 1
?0.02 mAOxygen sensor current Bank 1 Sensor 1

hongyandong

[url=http://www.autoelectric.cn/discuz/misc.php?action=viewratings&tid=104&pid=123][/url]模式2：请求冻结桢数据


法规要求

IA.6.6.1 诊断信号的内容和获取方式

一旦测定了任何部件或系统的首次故障，必须将当时发动机状态的冻结帧储存在电控单元存储器中。如果随后发生了供油系统或失火故障，任何原储存的冻结帧必须被供油系统或失火状态（取先发生者）所替代。储存的发动机状态必须包括，但不限于：计算的负荷值、发动机转速、燃油修正值（如有）、燃油压力（如有）、车速（如有）、冷却液温度、进气岐管压力（如有）、闭环或开环运转状态（如有）和引发上述数据被储存的故障代码。制造厂必须选择便于有效修理的最合适的一组状态作为冻结帧储存。



说明

模式2 的目的是访问保存在冻结桢中的排放相关的数据。所谓冻结桢，指的是故障在首次出现的瞬间，车辆和发动机的一些最重要的参数值。它就像一张故障现场的“快照”，这些信息有助于探究故障发生的原因，对维修具有重要价值。
冻结桢中包含的信息是有限的，法规给出了最小的要求，在满足法规要求的前提下，厂家可以把更多的参数记录下来在模式2种输出，不过所有输出的参数必须在15031–5定义的PID列表中选择，输出的格式、单位和文字描述必须符合15031–5种的定义，这主要是为了使所有符合15031–4要求的扫描工具都能读取和解释这些信息。当然，输出的参数越多意味着在ECU中相应的存储空间就越大。

值得注意的是OBD系统只能输出一个故障的冻结桢，在系统中存在多个故障的时候，根据故障的优先级来决定在模式2种输出哪种故障的冻结桢。供油系统故障和失火故障的优先级高于其它故障。比如如果出现由于喷油器电路引发的失火故障的时候，模式2中输出的是失火故障，而不是喷油器电路的冻结桢。


示例

P0301Cylinder 1 misfire detected
PID 030000 1000Fuel system status Bank 1 Open loop due to detected fault
0000 0000Fuel system status Bank 2
PID 0431.4 %Calculated load value
PID 0596 degEngine coolant temperature
PID 060.0 %Short term fuel trim - Bank 1
PID 07?0.8 %Long term fuel trim - Bank 1
PID 0C760 1/minEngine speed
PID 0D0 km/hVehicle speed

根据上面的信息我们可以判断1缸发生失火的时候发动机已经充分暖机，车辆处于静止状况下，因为转速较低，所以很可能是在怠速状态。

模式3：请求排放相关的动力系诊断故障码


法规要求

I.3.6 故障代码的储存
…如果由于劣化、发生故障或永久排放默认模式引起MI激活，则必须储存能识别相应故障类型的故障代码。当涉及I.3.3.3.5和I.3.3.4.5相关的故障类型时，也必须储存相应的故障代码。
I.3.5.2 对于需要两个以上运转循环才能激活MI的方案，制造厂必须提供数据和/或工程评价，以充分证明该监测系统能同样有效和及时地监测部件的劣化。不接受需要平均10个以上运转循环才能激活MI的方案。一旦超过I.3.3.2给出的排放限值，发动机控制将进入永久排放默认模式，或者车载诊断（OBD）系统不能满足I.3.3.3或I.3.3.4的基本诊断要求时，MI也必须激活。（关于激活MI的规定）
I.3.3.3.5 除非另有监测，否则对其它任何与排放有关的，且与电控单元相连接的动力系部件，包括任何能实现监测功能的相关的传感器，都必须监测其电路的连通状态。
I.3.3.4.5 除非另有监测，否则必须监测其它任何与排放有关，且与电控单元相连接的动力系部件的电路连通状态。



说明

模式3中输出的是排放相关的动力系的故障代码。
故障灯亮的时候一定在模式3中存储了故障码。一个故障在首次被检测出来之后一般并不会立即点亮故障灯，但是最多第三次检测出来的时候（即最多按照I型试验规定的工况进行两次预处理之后，在第三个I型试验结束之前）就应该点亮故障灯。这是出于对偶发故障进行确认的考虑。
点亮故障灯的故障不仅包含哪些损坏之后会导致排放超过EOBD限制的故障，还包含哪些损坏或者劣化之后会影响OBD系统检测其它排放相关的故障。以下是两个例子：
催化器下游的后氧传感器损坏之后并不一定会导致排放超过EOBD限制，事实上在不带OBD功能车辆上大多没有后氧传感器，但是如果催化器的诊断需要用到后氧传感器的信，那么后氧传感器出现故障被确认后也必须点亮故障灯。
如果OBD系统是通过车身加速度传感器来判断坏路，以临时关闭失火诊断功能来避免误判失火故障的，那么加速度传感器损坏之后就可能使得OBD系统认为始终处于坏路上而一直关闭失火诊断功能，这样在真的发生失火之后就反而会判断不出来。因此，虽然加速度传感器的损坏不会直接导致车辆的排放超过EOBD限制，但是它也必须被诊断并在故障确认之后点亮故障灯。

示例 MIL on 2 fault code entries
P0201Injector Circuit/Open - Cylinder 1
P0301Cylinder 1 misfire detected

模式4：清除/复位排放相关的诊断信息


模式4的作用是清除OBD系统所记录的所有排放相关的诊断信息。这些信息包括：


诊断故障码的个数（模式1中PID 01）
故障灯状态（模式1中PID 01)
诊断故障码（模式3）
冻结桢对应的故障码和冻结桢数据（模式2）
氧传感器暖气测试结果（模式5或6）
系统检测状态（模式1中PID 01）
车载监测测试结果（模式6和模式7）
故障灯激活之后的行驶里程（模式1中PID 21)
模式4对OBD系统进行的删除/重置至少要在起动前点火钥匙开关处于ON的状态下能够执行。大部分ECU在发动机运转的时候也可进行此操作。

值得指出的是，并不是通过模式4把故障信息删除了就可以掩盖系统的故障。这是因为在模式4的操作之后，OBD系统的状态信息也被重置了。即模式1中的PID 01内反映诊断功能是否完成的状态会显示为未完成，也就是说虽然OBD系统显示没有故障，但是同时也会显示还未完成相关诊断工作，因此没有故障这一结果是不可信的。这意味着，如果车检所以后通过OBD状态信息来判断车辆是否通过年检之前，把故障车辆的故障信息删除是无法过关的。

模式5：请求氧传感器检测测试结果


模式5输出的信息是氧传感器的信息，其中既包含氧传感器的特性参数（常数，决定于选用的氧传感器本身），还包括氧传感器的一些评价指标的测试结果。
这里需要强调的是，对于使用CAN通讯协议的OBD系统，模式5是不支持的，模式5中的相应信息会在模式6中输出。

氧传感器的重要性

氧传感器是发动机控制系统中非常重要的排放控制部件，ECU根据氧传感器的测量信号判断混和气的浓稀状态，从而相应的实时调整喷油量，使得油气混和气的比例控制在能够使催化转化器能够更高效的转化废气中的HC、CO和NOx。氧传感器损坏之后会直接导致错误的控制反馈，从而无法保证混和气中的油气比例，进而导致排放超标。此外，氧传感器损坏之后还会导致催化器的诊断不可靠。
另一方面，氧传感器处于高温的工作状态，又可能受到不良油品的污染，因而比较容易损坏。因此对氧传感器的各项性能指标进行监测对排放控制来说非常重要。

氧传感器的故障类型

不同形式的氧传感器可能出现的故障类型也不同。对于较为常用的两点式氧传感器来说，可能出现故障类型包括但不限于如下几种：



氧传感器信号线断路，与电源线的短路，与地线的短路；
氧传感器加热线的断路，与电源线的短路，与地线的短路；
氧传感器信号的化学特性偏移，偏大或者偏小，从而导致测量信号比实际偏浓或者偏稀；
氧传感器与加热线的短路；
氧传感器的动态特性变慢；
氧传感器的加热效率降低，不能保证迅速达到正常工作所需要的温度。

评价氧传感器的性能指标

氧传感器的故障类型多种多样，不同的系统可能使用不同的测量和计算方法来评判氧传感器的各个指标。为了保证不同OBD系统在模式5中输出的信息统一，ISO DIS 15031–5规定了一些常用的评价指标供选择。这些指标反映了氧传感器最终的特性，每条指标对应一个测试标识号（Test ID），其格式、单位、描述等都有明确的定义，具体信息请参考TID列表。ISO DIS 15031–5中也留出一些TID号供厂家自行定义。下图为部分TID对应的指标的图示：


模式5中输出的信息格式

每个指标通过一条信息输出，每条信息包含如下内容：

Test IDTest ValueMin ValueMax ValueDescription
TID号测试结果和单位正常情况下最小值和单位，如果这个TID对应的是反映传感器特性的常数，则此项为空。正常情况下的最大值和单位，如果这个TID对应的是反映传感器特性的常数，则此项为空。文字描述

示例

以下是在催化器上游和下游都使用了两点式氧传感器的车辆上得到的测试结果：

Bank 1 Sensor1 （注：即第一个催化器的前氧传感器）
Test IDTest ValueMin ValueMax ValueDescription
010.445 VLean to rich sensor threshold voltage
020.445 VLean to rich sensor threshold voltage
070.050 V0.005 V0.400 VMinimum sensor voltage for test cycle
080.830 V0.500 V1.045 VMaximum sensor voltage for test cycle
091.20 s0.12 s1.44 sTime between sensor transitions
322.36 s0.00 s2.48 sAveraged sensor period

Bank 1 Sensor 2 （注：即第一个催化器的后氧传感器） Test IDTest ValueMin ValueMax ValueDescription
010.650 VLean to rich sensor threshold voltage
020.650 VLean to rich sensor threshold voltage
070.030 V0.005 V0.400 VMinimum sensor voltage for test cycle
080.895 V0.500 V1.045 VMaximum sensor voltage for test cycle

根据上面的输出内容可以判断此车具有两个氧传感器，各项指标都在正常的范围内。但是TID 32 中测试结果2.36 s 已经非常接近损坏的限制2.48s，其含义是氧传感器的平均周期，这说明此氧传感器已经发生了老化，其动态特性有明显变慢，对混和气浓稀的变化不够敏感，不过还不至于导致车辆的排放水平超过EOBD限值。