(原创维权保护,违规必究)
阅读提示
抗疫居家隔离的日子,各位读者朋友都有大把闲暇时光。在休闲之余,不妨略费光阴来掌握些许进阶汽车知识:了解原理再观表象,在面对许多汽车相关问题时,必能泰然处之。
OBD(车载诊断)是每车必备,不可或缺的汽车辅助系统,尽管在很多读者眼里,它显得相当“神秘”与“高深”,但其原理并非难以理解。
即使是维修人员,他们中的相当一部分人,尽管能熟练使用部分应用,但就其工作原理而言,也未必能全面了解掌握,而当朋友们掌握了这些知识,这标志着您对汽车的理解,已向前迈进了一大步!
为了让读者能较为轻松地掌握这些知识点,笔者已将大部分晦涩难懂的理论原理,进行形象化的装换与描述,通过理论结合实际的方式为您进行解析。
当您阅读完本期精心制作的图文且有所领悟之后,相信会有非常丰厚的收获。
正如部分小众读者在反馈中所说:“偶尔,我们也还是需要几篇有“营养”的文章。”
本期图文,笔者将容易理解的概念、实用的内容,放在前半部分,稍微“复杂”的内容置于文尾。
前言
汽车是一种与我们日常生活息息相关的交通工具,但无论它有多复杂,都离不开机械与电气系统的协同工作。
从本期图文开始,我们去探索汽车的电气世界,从什么地方谈起呢?
笔者思索再三,我们从全面了解汽车OBD(车载诊断)相关原理与应用开始吧。
对大部分车主来说,OBD确实是一个很专业的词汇,或许我们日常使用的英文缩写称谓,让它显得更加“神秘”。
其实,当车辆启动以后,它无时无刻不在监测车辆实时运行情况,当系统出现异常时,它也会迅速向外界反馈。
整个汽车系统运作是相对封闭的,OBD提供了人车交互的“窗口”,使用户可以随时观察、监控、调整汽车的运行状态。
过去,OBD应用确实仅与维修人员有关,因为,它的主要功能就是为专业人士提供重要的汽车故障诊断信息。
随着时间的推移,原来昂贵的OBD应用设备,现在已变得非常便宜,越来越多的车主,开始使用此类设备来维护爱车的健康运行。
车主借助这个“窗口”,可以与爱车随时进行交流,而沟通的接口就在您的脚边。
另外,国内汽车年审方式已经进入OBD时代,了解OBD的基本工作原理,也有助于车主朋友们顺利通过年检。
汽车的语言OBD系统简介
OBDS(On-Board Diagnostics System)是“车载诊断系统”的缩写,意指能为使用者提供系统自诊断与报告功能,在监控各子系统运行的同时,亦具有车辆相关部件动作控制功能的汽车内置电子系统(包含传输数据使用的标准协议)。
OBD系统处理的基础信息,则是由汽车的“大脑”,行车电脑(ECU,也称发动机控制单元)产生。
严格意义上说,OBD并非是我们想象中的纯硬件系统。确切地说,它是一种以软件系统(包含通讯方法)为主的工作机制,此种机制规定任何品牌汽车,必须以统一的数据格式传送、存储车辆运行的相关数据,并可通过标准数字通信端口与外界进行数据交换。
OBD起源于上个世纪60年代,彼时汽车自主诊断系统非常简易,仅提供故障指示灯警示之类的简单功能,并不具备太多故障定位诊断能力。
随着汽车配置日渐丰富,其电气系统也日趋复杂,对汽车OBD系统管理机制提出了更高要求。
而此时各品牌汽车故障诊断的数据格式却各不相同,这给汽车故障维修造成了很大困扰,维修不同品牌车辆,相关人员就必须了解不同厂家独特的数据格式。。。。。。
20世纪90年代,相关标准化组织、车企、监管机构终于统一OBD标准,这其实就是现在鲜为人知的OBD 1标准(在国内道路上已经找不到这样的汽车了),而本文所解析的OBD,均指已经再次更新的OBD 2版本。
如今的OBD系统,在车辆通电或启动后,可随时监测全车所有相关传感器(汽车越高档,往往传感器越多,这也是为何此类车辆故障信息详尽繁杂的原因)。
当相关子系统运行异常,触发预先设定的故障条件时,OBD系统会根据故障的严重等级,通过仪表板故障灯向驾驶员发出不同的警示信息,提醒用户注意。
与此同时,行车电脑(ECU)会储存详细的故障信息与故障代码,供维修人员在排除故障时调阅,并提供维修完成后的故障信息删除功能。
可以这样来形象比喻:车载电脑/电子控制单元(ECU)是汽车的智慧大脑,而OBD则是交流语言!
如何与汽车“对话”?OBD就在您身边
OBD 系统与外界发送、接收数据的接口在哪?
其实,该数据接口(DLC)一般位于车内驾驶座附近,通过连接此接口,打开这扇“窗户”,我们可以一窥车辆内部运行的所有详细细节。
◥车内OBD数据接口的典型位置
◥笔者曾拥有过的Jeep OBD数据接口裸露于方向盘正下方
该接口横截面呈梯形,16针的端口使用标准的OBD协议与外接设备进行通讯。
◥OBD接口的两种连接方式
随着无线技术的发展,除了传统的有线连接方式以外,为使操作人员摆脱线缆长度的限制,出现了蓝牙无线适配器来实现连接功能。
连接注意事项:
★与旧款车型不同,新款车型的数据接口不一定暴露在外,大都会被盖板覆盖;
★该接口使用车载电瓶供电,接口在车辆电源关闭后无法工作。
人车“交流”工具OBD终端设备
有了数据接口,接下来让我们看看通过什么设备来与汽车进行交互。
目前,市场上主要有三种类型的OBD终端设备:
- 手持专用终端
- 台式计算机 /笔记本电脑
- 移动设备(手机或平板电脑)
使用这些设备,我们可以读取、修改、清除汽车存储在行车电脑内的部分数据,监控车辆的运行状态,是不是很酷?
1.手持专用终端
手持专用终端看起来很像手机,但其实此类设备属于小型专用装置,该设备拥有“即插即用”功能,可直接连接汽车OBD端口,主要功能大都是故障诊断与定位,其优点是便于携带,价格便宜。
因此,我们通常会在较小的维修店看到这样的设备。
其实,不少车主自行购买安装的汽车运行数据显示装置(后有介绍),亦可归属于此种类型设备。区别在于:这种显示装置功能极少,仅能读取部分关键数据,无法对系统内的任何数据进行修改(这也算是一种安全的选择,行车电脑内的数据,若非专业人员,擅自改动可能会毁坏车辆)。
2.台式计算机 /笔记本电脑
基于计算机设备的OBD终端,除了携带不太方便,在安装相关专用应用程序以后,拥有最强大的管理车辆内置系统的能力,强大的硬件支撑使之能下载大量的车辆OBD数据,并且能与其它程序互相进行数据共享,扩展出其它附加功能。
所以,读者朋友们在汽车4S店,常能看到这样的设备出现在维修技师手中。
3.移动设备(手机或平板电脑)
其工作原理基本接近第2种类型的计算机设备,安装相关APP以后,具有相当的灵活性与便携性,
但其数据协同及处理能力稍差。
OBD系统基础应用
汽车OBD系统的基础应用主要集中于四个方面:
1.汽车故障定位与测试
毫无疑问,此项功能是OBD系统为用户提供的最基础,也是最强大的功能之一。
正如我们在第一节所看到的,如今的OBD系统几乎全方位监控了汽车引擎、底盘、车身及绝大部分附件的实时工作情况。
维修人员可以根据故障码对应的故障信息,迅速准确地定位受故障影响的系统及故障所处位置。
不仅如此,利用OBD系统的部件动作模拟测试功能,可以对部分疑难故障进行进一步确认,例如:车辆处于静止熄火通电状态,维修人员可利用其动作测试功能,指令发动机转数表指向指定位置,以确认其功能是否正常。
甚至可以越过行车电脑设定的约束条件,使车辆尾气处理系统直接进行DPF装置的净化再生工作。
某种意义上来,在这种动作模拟测试环境下,行车电脑在OBD系统的协助下,将车辆的控制权完全交由使用者,无条件遵循相关指令,完成指定功能。
2.排放系统监控
中国汽车尾气年检刚引入OBD测试项目不久,车企及部分车主均感受到极大压力。
但其实国内的车主朋友们可能不太清楚,新版OBD系统中最重要的功能之一,就是监测汽车尾气排放水平!
而这种尾气监测方式在国外早已开始,与排放污染水平有关的引擎、三元催化器、颗粒物捕捉器、氧传感器、EGR等系统部件,均被OBD系统实时监控,当车辆尾气排放出现异常时,车载电脑(ECU)会记录相关信息,仪表盘故障灯亮起的同时,部分车型引擎甚至还会被系统限制输出功率!
由于该系统监测属于闭环运行,除了厂家以外,外界较难干预,因此从技术上说,想通过欺骗手段通过车检的朋友可能很难蒙混过关了。
Tips:最近部分知名汽车生产厂商,被曝排放测试造假而被重罚,其基本操作就是修改与OBD系统有关的代码或数据,从而达到欺骗检测设备的目的!
但笔者感觉几乎所有媒体并未对此有过详细解析。
您既然知晓了OBD系统基本工作原理,就会明白:这种源自底层的造假,仅能由厂方完成,普通商家根本不具备这样的技术能力,因此证据确凿,被罚不可逃避!
了解汽车基本原理,是否能让您解读车事更透彻深入?
3.汽车实时数据采集
对汽车运行情况实时跟踪监测,不仅在排除汽车故障时对维修人员非常有效。
对于普通车主,亦可以利用此类应用,维护爱车健康运行。
在终端设备章节,笔者提到过一类适合于普通车主使用的简易显示终端,正是通过此类设备,您可以实时观察到电瓶电压、引擎水温、引擎转数等重要数据。
这有助于驾驶者随时监控爱车工作状态,及时发现故障隐患,寻求维修服务。
4.汽车控制系统优化
◥厂家升级行车电脑系统 解决售后问题
与电脑或手机类似,行车电脑(ECU)可以重新进行编程,厂商可以通过OBD接口对系统进行升级,通过升级相关程序能不断优化系统。这就是我们在购买新车以后,偶尔会被4S店召回,升级相关系统的原因。
此举可以解决制造厂商在产品投放市场前,于设计或路试中未发现的问题,例如:因控制程序设置的参数不合理,高原低氧环境引起发动机动力输出不足的现象。
◥性能玩家升级系统
而另一方面,一些追求引擎极致性能的玩家,也会使用第三方专用程序,修改厂家预设的代码或数据,从而实现大幅提升原厂发动机功率与扭矩输出的目的!
揭秘OBD数据“令人恐惧”的故障码
笔者亲历过好几次这样的事情,一位朋友在电话中焦急地说:“我的车坏了,修理店检查出故障码P0302!”,仿佛天塌!
其实,那不过是OBD系统正常反馈故障信息的表现而已。
此章节将是我们技术类图文必然会存在“难点”部分,它涉及到计算机通信方面的相关知识,但请各位读者无须忧虑,笔者在解析中,将会隐去较为复杂的协议与编码部分,用简化后形象的讲解方式,确保您能大致了解其工作原理。
也许,这种方式不够严谨,但对于入门读者来说,是最好的学习方法。
花几分钟,掌握这几百字的核心内容,您会很有收获。或许,当爱车故障需要维修时,至少某些人骗不了您。
笔者早年曾涉足过计算机串行端口开发的编程工作,偶然机会研究过OBD通信方式,其实非常有趣,定不枯燥!
1.OBD服务类型
OBD终端通过向车载电脑提交不同的数字代码,以交互应答的方式获取不同的服务,当然,此类通信肯定是以数字方式进行。
我们可以从下图中看到,OBD系统可以提供多种不同功能的服务,但我们只需关注03(红√处)代表的含义即可。
◥OBD系统支持的10项“对外”服务
Tips:绝大多数OBD服务均与汽车排放污染水平有关,可见如果OBD技术介入汽车尾气检测,试图作弊者几乎无机可乘!
通过OBD系统,您也可以查询车辆数据,例如:总计行驶时间、总计行驶里程、点火次数、故障次数等许多非常重要的信息,这在您购买二手车时,或许会提供巨大的帮助。
09项服务能读取厂商出厂预设的车辆识别代(VIN)(车辆身份证),某种程度能防止欺骗情况的发生!
言归正传,我们以代码03(显示故障码服务)为例,来观察OBD系统是如何工作的。
笔者以模拟人类对话的场景来说明(双方均使用标准OBD协议进行交互,记住,它是发动机与外界沟通的语言):
终端设备:“请给我提供03号服务(显示系统存储的故障码)”
车载电脑:“03号服务,显示系统存储的故障码,请等等,查找中。。。”
车载电脑:“有结果了,准备好接受了吗?”
终端设备:“连接正常,我等着呢”
终端设备:“以下是查询结果信息,请查收。。。。。。”
数据通过网络连接线缆,立即被发送到提出查询请求的终端设备(其它类型服务类似,不过如此而已)。
是不是很容易理解?
查询设备与车载电脑通过OBD语言不断“对话”,相互配合完成指定工作。
2.故障码格式
接下来,我们来研究本文最后的一个“难点”,它比第一点仅“复杂”些许,我们仍以实例的方式来说明。
故障代码是由一个字母后跟四位数字组成:
格式为:P0302(字母 四位数字)
①字母代表故障类型分类;
②第一位数字代表故障信息格式;
③第二位数字代表故障所在子系统;
④第三、四位数字代表具体故障位置与原因。
与第一点原理相同,不同的含义均由不同的数字表示,并且是固定的(有表可查),所以我们只需要了解其基本构成即可。
上接第一点举例:如果车载电脑此时传回“P0302”这样的故障码,那是什么含义呢?
一张图您就能完全理解!
◥故障代码示例 注意(红√)选取项目
没有什么能比这张图更能说明问题了。
P0302故障码=P(动力/传动系统类故障) 0(国际标准格式故障) 3(点火子系统) 02(引擎第二缸点火失败)=您的爱车出现“动力系统中引擎第二缸点火失败”故障
那么我们该做什么?
很简单了,去检查您爱车引擎的第2缸的缸线、火花塞、喷油嘴,或许就能立即排除故障。
如果此时有人说,汽车电瓶需要换新的,那一定是有“猫腻”了!
看起来很神秘复杂的工作机制,这样方式来解析,大家应该不难掌握吧?
接下来,笔者给出几个实例,供有兴趣的读者“研究”,如果您能参照上图,将前2位字母数字含义解读出来,您已经初通OBD故障码了!
示例:
P0201-引擎第1缸喷油嘴控制线路失效
C0710-底盘转向机构故障
B1671-车身电池模块电压超出范围
注:不同车型,故障现象表达或有差异,但基本原理一致。
3.数据传送方式
最后一小节有趣的内容了解即可,数据传送方式涉及计算机网络通信知识,在这里笔者就不深入介绍了,我们不需要了解诸如“十六进制”、“报文”等生涩的专业术语,仅为大家奉上一张直观的示意图,足以使您了解OBD数据传送的方式。
◥OBD信息是如何在线缆中传送的
车载电脑与终端设备通过能相互理解的“语言”(OBD系统协议)进行沟通,使用这样的“信封”(专业术语为“报文”)进行通讯,将一封封内含我们需要内容的“快递”发送给我们。
看见这个信封里有我们熟悉的那个故障信息了吗?
总结
汽车OBD系统工作机制较为复杂,但通过本图文的解析,其工作原理并不会使人非常难以理解。
如果您掌握了本期图文全面解析的汽车OBD系统工作原理,是否会有这样深刻的体会:如果没有OBD系统的保障,大量装备先进电气设备的现代汽车是很难进行维护保养的!
而实际上该系统的应用,也远不局限于文中总结的那些狭窄的领域。
对于行业用户来说,作为汽车最底层的数据采集平台,结合诸如以华为5G为代表的现代高速数据通讯技术,OBD系统可与多种应用系统整合,构建物联网属性的超大型网络应用平台。
例如:通过云技术 GPS技术提取每台运行车辆的实时运行数据,就能对庞大的车队进行有效地管理,不但能实时定位车辆的运行轨迹,还能实时掌握运行车辆各系统的工作状况,诸如平均油耗、怠速总时间等各方面的数据,甚至还可根据故障码情况,对车辆进行远程故障诊断与维修。
这类应用系统对于有效管理车队,控制运营成本、提高作业安全性都有非常良好的作用。
而对于普通车主,了解OBD排放检测功能的基本原理后,对车辆年审车检应有所准备。
在爱车上线年检前,对其尾气排放控制不自信的车主,应提前有针对性地对车辆尾气污染控制水平进行检测,确保顺利通过环保车检。(应将燃油质量因素考虑进去,OBD系统不检测燃油质量)。
日常用车环节,我们亦可安装简易OBD显示装置监控爱车运行,在车辆有故障前兆时,及时进行干预。
同时,掌握本期图文基本内容以后,对于车辆维修过程中存在的某些“猫腻”,您也具有了一定的鉴别能力!
祝各位身体安康,早日重返工作岗位。
(全文完)
延伸阅读→
①“另类”讲解获新知!白话秒懂汽车涡轮增压原理及优劣
②困惑纠结机油更换周期?灵活实用的阶段式换油策略
③终极纠结?牧游侠3.0与1.9怎么选?揭伪 技术分析=答案
④焦点释疑&技术分析 老山猫粉独白揭秘 长文真实评荐帕杰罗V9系
⑤旧车主福音!「2019最佳老旧引擎专用机油推荐」
读者有任何汽车问题需要讨论交流,可评论回复(容易漏读),也可私信留言(有言必回)。阅读笔者更多文章及视频,请点击左下方“了解更多”
,