Ремонт и техническое обслуживание автомобилей

Бортовая диагностика автомобиля

Методы бортовой диагностики второго поколения

Методы бортовой диагностики на основе системы CARB-OBD (Калифорнийское агентство охраны окружающей среды) сильно отличается от системы OBD-I.
Например, система OBD-I при обнаружении неисправности переводила контроллер в аварийный режим работы, подставляя подходящее значение параметра регулирования вместо того, которое произошло из-за неисправности блока.
Контроллер управления мог обнаруживать неисправность в цепи датчика температуры охлаждающей жидкости, и программа устанавливала резервное значение температуры, рассчитанное для работы двигателя в штатном режиме обычно при температуре 80 ˚С, и использовала это значение для реализации управляющих алгоритмов, чтобы автомобиль оставался в штатном режиме работы.
Резервное значение записывалось в память системы самодиагностики контроллера управления, как аварийное.

Объем работ по бортовой системе диагностики второго поколения превышает объем системы OBD-I по следующим алгоритмам:

• отслеживается работоспособность всех систем автомобиля;
• осуществляется «проверка на достоверность». Недостаточно проверить электрический сигнал датчика на превышение или на понижение жестких предельных значений, необходимо удостовериться в наличии превышения в течение продолжительной работы двигателя;
• осуществляется наблюдение за всеми важными системами и агрегатами, определяющими уровень токсичности отработавших газов, которые при сбое в работе могут влиять на заметное превышение уровня эмиссии токсичных веществ;
• дополнительно отслеживается и фиксируется каждая выявленная ошибка в памяти контроллера управления;
• диагностика всех проверяемых систем должна, по крайней мере, один раз пройти тестирование на соблюдение норм токсичности в ездовом цикле.

Основные сведения о стандарте OBD-II

Конец прошлого века ознаменовался пристальным вниманием к защите окружающей среды от вредных выбросов, имеющих место при работе двигателей внутреннего сгорания. Такое внимание обосновано резким ухудшением экологической обстановки, особенно в мегаполисах и крупных населенных пунктах, где населению в буквальном смысле этого слова становится трудно дышать, настолько атмосфера загрязнена продуктами сгорания автомобильных и других видов топлив.

Разработка требований и рекомендаций по стандарту OBD-II велась под эгидой агентства по защите окружающей среды при правительстве США EPA (Environmental Protection Agency) при участии CARB и Международного общества автомобильных инженеров SAE.
Стандарт OBD-II предусматривает более точное управление двигателем, трансмиссией, каталитическим нейтрализатором.
При этои доступ к системной информации контроллера управления по этому стандарту осуществляется не только специализированными средствами диагностики, выпуск которых находился под контролем фирм, производящих автомобили, но и универсальными сканерами, позволяющими получать информацию от электронных систем управления различных марок и моделей автомобилей.
Различие в этом случае заключается лишь в объеме информации, которую способен выдать специализированный и универсальный сканер- как правило, средства диагностики специализированного типа имеют более широкий информационный функционал.

В США все производимые и поставляемые на рынок автомобили уже с 1996 года стали соответствовать требованиям OBD-II, т. е. стандарту с повышенными экологическими требованиями.
В Европе правила стандарта EOBD (European On Board Diagnostic) вступили в силу с 1 января 2000 года.

В рамках международного комитета по стандартизации был принят стандарт ISO 15 031 «Дорожные транспортные средства. Диагностирование. Обмен данными между диагностическим оборудованием и автомобилем».
В этот стандарт вошли следующие части:
— ISO 9141 «Дорожные транспортные средства. Системы диагностирования. Требования к CARB для обмена диагностической информацией»;
— ISO 11 519-4 «Дорожные транспортные средства. Низкоскоростные последовательные линии передачи данных. Сетевой интерфейс класса «В» (SAE 1850);
— ISO 14 230 «Дорожные транспортные средства. Системы диагностирования. Key-word protocol 2000»;
— ISO 15 765-4 «Дорожные транспортные средства. Системы диагностирования. Диагностирование по CAN (Controller Area Network).

Несовместимые между собой международные стандарты по линии передачи данных диагностики:
— ISO 9141-2, который определяет применение для передачи информации по двум линиям «K» и «L»: диагностическая информация проходит по линии «K», а линия «L» инициирует обмен информацией с тестером. Скорость передачи информации 10,4 Кбит/с, высокий уровень в шине линии «К» соответствует напряжению аккумуляторной батареи, а низкий – «массе» кузова. Устойчивое состояние «К»-линии – низкий уровень;
— ISO J1850, определяющий шину обмена данными класса «В» со скоростью передачи данных от 10 до 100 Кбит/с и с широтно-импульсной модуляцией по двум проводам; низкоскоростную линию (скорость 10,4 Кбит/с), кодированную импульсами переменной длительности по однопроводной схеме.

С применением стандартов OBD-II и EOBD процесс диагностирования электронных систем автомобиля унифицирован, и можно один и тот же сканер без специальных адаптеров применять для тестирования электронных систем управления автомобилей практически всех марок и моделей.

Требования стандарта OBD-II предусматривают:

• стандартный (16-штырьковый) диагностический разъем для подключения сканеров;
• стандартное размещение диагностического разъема на автомобиле;
• стандартный протокол обмена данными между сканером и автомобильной бортовой системой диагностики;
• стандартный список кодов неисправностей;
• сохранение в памяти контроллера значений параметров при появлении кода неисправности («замороженный» кадр);
• контрольная проверка (мониторинг) бортовыми диагностическими средствами компонентов, отказ которых может привести к увеличению токсичности выбросов в окружающую среду;
• доступ как специализированных, так и универсальных сканеров к кодам ошибок, параметрам, «замороженным» кадрам, тестирующим процедурам и т. п.;
• единый перечень терминалов, сокращений, определений, используемых для элементов электронных систем автомобиля и кодов ошибок.

Обмен информацией между сканером и микропроцессорными системами автомобиля производится согласно международному стандарту ISO 1941 и стандарту SAE J1850.
Стандарт SAE J1850 устанавливает список кодов неисправностей и рекомендуемую практику программных режимов для диагностического сканера.

В соответствии с требованиями стандарта OBD-II бортовая диагностическая система должна обнаруживать ухудшение работы средств очистки токсичности выбросов в нейтрализаторе отработавших газов.
Например, индикатор неисправности MIL (Malfunction Indicator Lamp) – аналог лампы «Check engine» — включается при увеличении более, чем в 1,5 раза по сравнению с допустимыми значениями содержания монооксида углерода CO или углеводородов CHx в отработавших газах на выходе каталитического нейтрализатора.
Такие же процедуры применяются и к другому оборудованию, неисправность которого может привести к увеличению токсичных выбросов.

Ремонт и техническое обслуживание автомобилей

Методы бортовой диагностики автомобилей

Диагностические параметры электрооборудования
и методы бортовой диагностики

Определение технического состояния изделий и систем электрооборудования проводят прямым или косвенным методами, которые позволяют измерить текущие значения их конструктивных параметров. При этом косвенный (диагностический) метод позволяет не разбирать изделия или системы и с меньшей трудоемкостью производить контроль механических, электрических или иных показателей диагностируемого объекта. Этот метод называют техническим диагностированием.

Следует отметить, что техническое диагностирование электрооборудования на транспортном средстве представляет собой процесс определения технического состояния изделия с определенной степенью точности.
Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии изделия или системы с указанием при необходимости места, вида и причины несоответствия структурного или выходного параметра установленным техническим требованиям.

Видами технического состояния изделий электрооборудования (как и других элементов конструкции машин и механизмов) являются исправность, работоспособность, неисправность и неработоспособность.
Между состояниями неисправность и неработоспособность есть существенное различие, заключающееся в том, что при некоторых неисправных состояниях объекта может сохраняться его ограниченная работоспособность. Например, при повышенном механическом или магнитном шуме от генераторной установки или от электропривода; при наличии трещин, забоин или вмятин на какой-либо неответственной корпусной детали.
Однако, при техническом обслуживании или ремонте такую деталь ремонтируют или меняют на исправную, поскольку не критичная на данный момент неисправность может привести к полному отказу изделия или нарушению правил эксплуатации машины в целом.

Классификация видов и средств диагностирования

Виды и средства диагностирования классифицируют на две основные группы: встроенные (бортовые) средства и внешние диагностические устройства.

Средства бортовой (встроенной) диагностики

Под термином «Бортовая диагностика» понимается система программно-аппаратных средств, которая может определять и идентифицировать неисправности и вероятные причины неисправностей электронной системы управления двигателем (ЭСУД), а также других систем, обеспечивающих работу двигателя (смазка, охлаждение и т. п.).
Бортовая диагностика автомобиля используется для определения и идентификации неполадок при работе ЭСУД, двигателя, отдельных агрегатов и систем автомобиля, которые способны привести к следующим последствиям:

• Превышение оптимальной токсичности отработавших газов. Это требование к бортовой диагностике является действительным для всех систем управления двигателем, которые обеспечивают соблюдение установленных норм токсичности;
• Ухудшение параметров двигателя (например, уменьшение мощности и крутящего момента, снижение ходовых качеств, увеличение расхода топлива);
• Выход из строя двигателя или компонентов системы управления. Например, это может быть выход из строя каталитического нейтрализатора при возникновении пропусков воспламенения;
• Неполадки в элементах конструкции агрегатов или систем автомобиля (тормозной, рулевого управления и т. п.), которые могут привести к отказу или повлиять на безопасность движения и т. п.

Встроенные (бортовые) средства диагностирования подразделяют на информационные, сигнализирующие и программируемые (запоминающие).
Информационные бортовые средства являются конструктивными элементом автомобиля и осуществляют контроль непрерывно или периодически по определенной программе. Водитель может контролировать работу отдельных элементов конструкции и систем автомобиля по информирующим сигналам этих средств (показания приборов, сигналы контрольных ламп, зуммеров и т. п.).

Средства внешней диагностики автомобиля

Внешние средства подразделяют на стандартные и переносные. К таким средствам относятся различные сканеры, мотор-тестеры, динамометрические и тормозные стенды и т. п.
Для диагностирования элементов и систем электроники и электрооборудования автомобилей используют следующие группы приборов и оборудования:

• для проверки работоспособности аккумуляторных батарей;
• для проверки работоспособности генераторных установок и стартеров системы пуска двигателя;
• для проверки технического состояния приборов и аппаратов системы зажигания;
• для проверки технического состояния светотехнических приборов;
• для проверки работоспособности и поиска неисправностей в электронных системах управления элементами автомобиля (силовой агрегат, кузов, шасси).

Средства внешней диагностики позволяют выполнить углубленный анализ работоспособности отдельных систем и элементов конструкции автомобиля, при этом к оператору-диагносту предъявляются определенные квалификационные требования, в отличие от бортовой диагностики, позволяющей получить сведения, интуитивно понятные любому водителю при определенных навыках.

Оборудование, применяемое в качестве внешних диагностических устройств для проверки работоспособности агрегатов и систем автомобилей, должно удовлетворять следующим требованиям:

• поддерживать заданные параметры проведения контроля и диагностирования в период процесса измерения диагностируемых параметров;
• создавать имитацию нагрузок и сигналов, соответствующих режимным параметрам силовых установок и агрегатов автомобиля;
• иметь дополнительные приспособления для крепления датчиков, соединительные кабели, не влияющие на работоспособность диагностируемого изделия или системы, и не искажать осциллограммы рабочих и переходных процессов функционирования изделий;
• обеспечивать требуемое время контроля и диагностирования с поддержанием режимов работы системы;
• иметь средства измерения и фиксации результатов измерений или комплексной оценки работоспособности изделия или системы;
• обеспечивать многократное использование диагностического оборудования;
• защищать объект диагностирования и контроля от наводок по внешнему полю и по цепи питания;
• обеспечивать безопасность при монтаже, контроле, диагностировании и демонтаже приспособлений и оснастки.

В связи с широким распространением в практике измерений, контроля диагностирования компьютерных технологий возникли дополнительные требования к диагностическому оборудованию:

• архитектура системы контроля или диагностирования должна иметь необходимый набор функций и обладать оптимальной скоростью обработки информации, быть гибкой, т. е. способной к дальнейшей модернизации;
• программное обеспечение системы должно допускать использование различных шин ввода-вывода, что позволит расширить возможности контроля и диагностирования;
• система должна иметь возможность калибровки.

Лекция № 8 — Бортовая диагностика

Первой задачей впрыска можно считать управление работой двигателя. С этой целью в составе системы управления имеются датчики, контроллер СУД и исполнительные механизмы.

Получая от датчика сигналы, контроллер определяет момент, когда требуется подать нужное количество топлива в цилиндры, а также момент, когда следует подать искру.

Исполнительные механизмы служат для доставки в цилиндры топливовоздушной смеси и формирования искры.

Наряду с этой существует другая важная задача, решение которой лежит на контроллере СУД. Этой задачей является самодиагностика системы управления.

Под термином » Бортовая диагностика» понимается система программно-аппаратных средств, которая может определять и идентифицировать неисправности и вероятные причины неисправностей СУД и двигателя.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ БОРТОВОЙ ДИАГНОСТИКИ

Бортовая диагностика используется для решения следующих задач:

Определение и идентификация неполадок при работе СУД и двигателя, которые способны привести к следующим последствиям:

1. Превышение оптимальной токсичности отработавших газов. Это требование к бортовой диагностике является действительным для всех систем управления двигателем, которые обеспечивают выполнение токсичных норм «Евро-3».
2. Ухудшение параметров двигателя (к примеру, уменьшение мощности и крутящего момента, снижение ходовых качеств, увеличение топливного расхода).
3. Выход из строя двигателя или компонентов системы управления. Например, это может быть выход из строя каталитического нейтрализатора при возникновении пропусков воспламенения.

Получение информации о неисправностях при помощи сигналов диагностической лампы

Когда загорается диагностическая лампа, водитель не должен немедленно прекращать работу автомобиля. Это просто предупреждение о том, что в СУД присутствует неисправность, но автомобиль при этом может продолжить самостоятельное движение в аварийном режиме. Задачей водителя в данном случае будет как можно скорее доставить автомобиль к специалистам по обслуживанию техническому. Мигание диагностической лампы сообщает об обнаружении серьёзных неисправностей, которые могут привести к серьёзным повреждениям СУД (например, такая неисправность, как пропуск воспламенения).

Сохранение данных об обнаруженной неисправности

При обнаружении той или иной неполадки в память ошибок контроллера СУД вносится следующая информация:

1. Код ошибки в соответствии с международной классификацией.
2. Статус-флаги или просто признаки, которые характеризуют состояние неисправности во время считывания информации при помощи прибора диагностики.
3. Стоп-кадр показывает значения наиболее значимых для системы параметров при фиксации ошибки.

Коды ошибок и дополнительная информация, которая сопутствует им при обнаружении неисправности, делают существенно легче специалистам их поиск, а так же устранение.

Активирование аварийных режимов при работе СУД

Во время обнаружения неисправности, чтобы обеспечить нормальные ходовые качества, предотвратить превышение значений токсичности, а так же предотвратить неисправности прочих составляющих СУД, система запускает аварийный режим работы. Суть такого режима заключается в том, что при появлении неисправностей цепи одного из датчиков контроллера СУД применяет для расчётов замещающие значения, которые значатся в памяти контроллера, не беря во внимание реальные сигналы датчика. Аварийный режим позволяет доставить автомобиль до сервисных служб. Бывает и такое, что водитель даже не подозревает о переходе автомобиля в аварийный режим работы.

Обеспечение взаимодействия с оборудованием для диагностики

О наличие неисправностей в системе бортовой диагностики сообщает зажигание лампы диагностической. После этого бортовая система диагностики должна дать возможность считывания информации после диагностики, которая находится в памяти контроллера при использовании специально предназначенного оборудования. Конкретно для этой цели в СУД сделан последовательный канал для передачи информации, который состоит из контроллера, исполняющего задачи приёмопередатчика, стандартизированной диагностической колодки, необходимой, чтобы подключать оборудование для диагностики. Чтобы передавать информацию, применяются стандартизированные протоколы.

Используя диагностическое оборудование, специалисты служб сервисов считывают из памяти контроллера данные о системе, обнаруженных ошибках, выполнить серию тестов проверки, управляя с этой целью исполнительными механизмами.

Увеличение скорости нахождения неполадок СУД и двигателя

Использующиеся на сегодняшний день системы бортовой диагностики, могут идентифицировать почти сотню неполадок СУД. Каждая неисправность имеет свой код в соответствии с международной классификацией.

К примеру, код P0102 является кодом неисправности «Датчик массового расхода воздуха. Сигнал низкого уровня». При этом код ошибки однозначно показывает, какой сигнал компонента СУД считается ложным, однако причину случившейся неисправности не определяет: это может быть и обрыв или же короткое замыкание цепей, и выход из строя самого контроллера, и неисправность датчика.

Некоторые коды указывают неисправности не в одном из датчиков, а в целой подсистеме СУД. Такие коды возникают по причине неравномерного вращения коленвала, которое вызывают механические неисправности (к примеру, в одном из цилиндров понизилась компрессия), или неисправность электрических компонентов СУД. Случаются неисправности, коды ошибок по которым не фиксируются совсем, влияющие на качества ходовые. В любом из трёх случаев для определения точной причины неисправности необходимо провести серию проверок с использованием оборудования диагностики. Правильное использование всего объёма полученной от системы информации позволяет максимально уменьшить время на поиски неисправностей.

КАК ДЕЙСТВУЕТ БОРТОВАЯ ДИАГНОСТИКА?

Главным компонентом бортовой системы диагностики является контроллер СУД. Контроллер постоянно держит под контролем сигналы любых датчиков системы управления, и некоторые важные для двигателя параметры. Эти сигналы сравнивают с контрольными значениями, хранящимися в памяти контроллера. Если значения сигнала выходят за пределы контрольных значений, контроллер определяет это состояние как неисправность, формирует его и записывает в память ошибок, запускает алгоритм управления диагностической лампой и обеспечивает запуск аварийного режима работы СУД.

Функционировать система бортовой диагностики начинает при активации зажигания и прекращает при переходе контроллера в режим «stand by». Момент запуска того или другого алгоритма диагностики, и, конечно, его работа могут быть ограничены определёнными режимами работы двигателя.

Диагностические алгоритмы , которые заложены в контроллер, разделяются на три группы

• Проведение диагностики исполнительных механизмов

Контролируется на замыкание сигнальной цепи, обрыв, источник питания. Существуют датчики, в которых реализована проверка выходного сигнала на его достоверность. В таких случаях контроллер отслеживает, чтобы информация сигнала датчика была в ожидаемом допустимом диапазоне.

• Диагностика датчиков СУД

Диагностика датчиков контролируются так же, как и первая группа алгоритмов.

• Функциональная диагностика

В СУД существуют следующие подсистемы:

1. Подсистема зажигания
2. Топливоподача.
3. Поддержание холостого хода.
4. Нейтрализация отработавших газов.
5. Улавливание паров бензина.

Каждая из вышеперечисленных подсистем выполняет свою конкретную задачу. К любой из них предъявляются определённые требования допустимых отклонений от средних значений её параметров. В этих случаях бортовая диагностика отслеживает уже величины уже не отдельно взятых датчиков и исполнительных механизмов, а целую группу параметров, которые показывают работу всей подсистемы. К примеру, о качестве действий подсистемы зажигания судить можно по наличию пропусков воспламенения в камере сгорания двигателя. Адаптационные параметры передачи топлива показывают данные о значениях состояния подсистемы топливоподачи. Функциональная диагностика показывает качество работы всех подсистем в целом.