Діагностування електронних систем управління

1. Види діагностичних систем У конструкціях автомобілів все більш широке застосування знаходять електронні...
2. Бортове діагностичне програмне забезпечення, яке дозволяє відображати несправності відповідними кодами
3. Бортове діагностичне програмне забезпечення, щоб отримати доступ до якого потрібен спеціальний додатковий...
4. Зчитування діагностичних кодів
5. Видалення кодів несправності

Види діагностичних систем

Наша сеть партнеров Banwar

У конструкціях автомобілів все більш широке застосування знаходять електронні системи управління. Проведення діагностування сучасного автомобіля без використання засобів для аналізу роботи електронних систем управління може дати недостатньо повну інформацію про його технічний стан.

Діагностичні засоби для визначення технічного стану електронних систем управління можна поділити на три категорії:

1. стаціонарні (стендові) діагностичні системи
2. бортове діагностичне програмне забезпечення, яке дозволяє відображати несправності відповідними кодами
3. бортове діагностичне програмне забезпечення, щоб отримати доступ до якого потрібен спеціальний додатковий пристрій, що зчитує

Стендові діагностичні системи

Ці системи не підключаються до бортовим електронним блокам управління і, таким чином, не залежать від бортової діагностичної системи автомобіля. Вони зазвичай діагностують окремі механізми двигуна і системи запалювання, тому їх часто називають мотор-тестерами. Основними елементами мотор-тестера є датчики, а також блок обробки і індикації результатів вимірів сприймаються сигналів. Датчики та реєструючі прилади з'єднані з кабелями за допомогою штекерів і затискачів.

Мал. Мотор-тестер

Мотор-тестери виконуються на базі комп'ютерів, мають клавіатуру, дисплей, дисководи, привід CD-ROM. У комплект зазвичай входить набір сполучних проводів і кабелів, стробоскоп, а в окремих випадках - і газоаналізатор відпрацьованих газів. Інформація вводиться в комп'ютер за допомогою відповідного аналізатора, в якому розміщені аналогово-цифрові перетворювачі, компаратори, підсилювачі та інші пристрої попередньої обробки сигналів. Аналізатор підключається до необхідних елементів на автомобілі за допомогою комплекту кабелів, який представляє собою набір проводів, що підключаються до негативної, позитивної клем акумулятора і котушці запалювання, дроти високої напруги до котушки запалювання і до свічки першого циліндра, а крім того, безконтактний датчик струму на шині зарядки акумулятора, датчик температури масла в двигуні (вставляється замість щупа), датчик розрідження у впускному колекторі і т.п.

Основна частина мотор-тестера - осцилоскоп, на екрані якого з'являються різні осцилограми, що відображають режим роботи і технічний стан перевіряються деталей і приладів системи запалювання. Оцінка сигналу, що з'являється на екрані осцилоскопа, ґрунтується на аналізі змін (при наявності несправностей) характеру електричних процесів, що протікають в ланцюгах низького і високого напруги. По окремих частинах зображення можна судити також про роботу деяких елементів систем живлення і запалювання, а характер зміни дозволяє виявляти причини несправностей.

Комп'ютер мотор-тестера обробляє інформацію, отриману від двигуна, і представляє результати на дисплеї або у вигляді роздруківки на принтері. З мотор-тестером може поставлятися комплект лазерних компакт-дисків з технічною інформацією про різні моделі автомобілів, а також з інструкціями оператору про порядок підключення мотор-тестера до автомобіля і про послідовність проведення контрольних операцій.

Перед проведенням діагностування вводять модель автомобіля, тип двигуна, трансмісії, системи запалювання, упорскування палива та інші параметри, що характеризують об'єкт діагностування. Мотор-тестери здатні діагностувати більшість автомобільних систем, в тому числі системи пуску, електропостачання, запалювання, оцінювати компресію в циліндрах, вимірювати параметри системи харчування.

Сучасні мотор-тестери можуть видавати інформацію про стан системи запалювання у вигляді цифр або осцилограми процесу. Прикладом служить мотор-тестер М3-2 (Білорусь), за допомогою якого можна визначати стан двигуна (по потужності, що розвивається, балансу потужності по циліндрах, відносної компресії), стартера, генератора, реле-регулятора, акумулятора, розподільника, електропроводів, свічок запалювання, лямбда-датчика, форсунок системи упорскування бензинових двигунів, дизельної паливної апаратури, вимірювати за допомогою стробоскопа кути випередження запалювання для бензинових двигунів і вприскування для дизельних двигунів.

В міру ускладнення автомобільної електроніки розширюються і функціональні можливості стаціонарних систем, оскільки необхідно діагностувати не тільки управління двигуном, а й гальмівні системи, активну підвіску і т.д.

Універсальність комп'ютерних мотор-тестерів визначається їх програмним забезпеченням. Багато з них працюють в звичній більшості користувачів операційної системи Windows.

До недоліків мотор-тестерів слід віднести те, що з їх допомогою важко виявити непостійні несправності в складних електронних системах, коли несправність в одній системі проявляється у вигляді симптомів в інших системах, функціонально пов'язаних з першої.

Бортове діагностичне програмне забезпечення, яке дозволяє відображати несправності відповідними кодами

Системи програмного забезпечення автомобілів більшості провідних країн світу починаючи з 80-х років XX ст. забезпечуються функцією зчитування кодів несправностей за допомогою контрольної лампи, наприклад Check engine - перевір двигун. Це найбільш простий вид бортового діагностування, яке полягає в умовному присвоєння ряду несправностей електронної системи управління цифрових кодів. Ці коди при прояві відповідних їм несправностей заносяться в пам'ять електронного блоку управління системою. Після проведення певних маніпуляцій дані коди можуть відображатися контрольною лампочкою в вигляді ряду довгих і коротких імпульсів. Після візуального зчитування імпульсів їх значення може бути розшифровано за допомогою спеціальних таблиць.

Мал. Приклад розміщення індикатора Сheck engine (позиція 1)

Бортове діагностичне програмне забезпечення, щоб отримати доступ до якого потрібен спеціальний додатковий пристрій, що зчитує

Зчитування інформації з такого програмного забезпечення здійснюється за допомогою спеціальних пристроїв - сканерів. Контрольовані параметри і коди несправностей зчитуються безпосередньо з електронного блоку управління і інтерпретуються фахівцями сервісу.

Сканером, або сканирующим приладом, називають портативні комп'ютерні тестери, службовці для діагностування різних електронних систем управління за допомогою зчитування цифрової інформації з діагностичного роз'єму автомобіля.

Сканер, як правило, має невеликий за розміром рідкокристалічний дисплей, тому переглядати дані на ньому, навіть використовуючи прокрутку кадру, не завжди зручно. Звичайно є можливість підключення сканера до комп'ютера через послідовний порт для передачі даних. Спеціальне програмне забезпечення дозволяє переглядати дані зі сканера в табличному і графічному вигляді на моніторі комп'ютера, зберігати їх, створювати бази даних по обслуговується автомобілів.

Мал. Програмований сканер ДСТ-2М (Росія) без персонального комп'ютера

Сканери розрізняються своїми функціональними можливостями і спектром тестованих автомобілів.

Найбільш широкими можливостями володіють спеціалізовані сканери, використовувані для діагностування автомобілів тільки однієї марки. Застосування таких сканерів внаслідок їх вузької спеціалізації обмежується окремими підприємствами автосервісу, обслуговуючими автомобілі конкретних моделей. Більш широке поширення отримали сканери, призначені для діагностування систем уприскування і інших механізмів, агрегатів і систем автомобілів різних моделей.

Є програми, що дозволяють вводити безпосередньо в комп'ютер інформацію через послідовний порт з автомобільного діагностичного роз'єму за допомогою відповідного з'єднувального кабелю. Персональний комп'ютер в такому випадку виконує функції сканера, його іноді так і називають - комп'ютерний сканер. При використанні персонального комп'ютера немає необхідності мати комплект програмних картриджів для різних систем і моделей, так як місткість жорсткого диска комп'ютера дозволяє зберігати на ньому всі необхідні дані і програми.

Система самодіагностики транспортного засобу в процесі його роботи безперервно порівнює поточні величини сигналів з еталонними значеннями в пам'яті електронного блоку управління. Крім того, вона відстежує реакцію виконавчих механізмів. Будь-які невідповідності параметрів один одному або еталонних значень розцінюються як несправність, кожній з яких привласнений свій код. Раніше системи управління могли визначити і запам'ятати 10-15 кодів, сучасні системи зберігають до декількох сотень кодів, що відносяться не тільки до двигуна, а й до автоматичній коробці передач, антиблокувальною системою (АБС), подушкам безпеки, клімат-контролю і т.д.

У деяких блоках управління самодиагностика дозволяє коригувати кут випередження запалювання, а на автомобілях без нейтралізатора - регулювати вміст оксиду вуглецю у відпрацьованих газах. Крім того, на сучасних моделях сканерів реалізовано так зване тестове діагностування: вхідні сигнали подаються в певний момент з подальшою перевіркою датчиків і реакції виконавчих елементів.

Сканер перевіряє вхідні і вихідні параметри електричних ланцюгів і інформує оператора про їх величиною. Таким чином, він всього лише фіксує наявність або відсутність несправностей в будь-якому вузлі, але не дозволяє визначати їх причини, яких може бути багато для одних і тих же значень контрольованих параметрів.

За способом зберігання інформації апаратні сканери діляться на картріджниє і програмовані. Для приведення картриджного сканера в робочий стан необхідний картридж з діагностичним кабелем, відповідним перевіряється моделі автомобіля. Комплект такого сканера складається з трьох основних частин: самого сканера, змінних картриджів і сполучних кабелів, призначених для приєднання до діагностичного роз'єму перевіряється автомобіля. Кожен картридж призначений для роботи з блоком управління свого типу.

Мал. Картріджний сканер для діагностування автомобілів однієї або певних марок

Зазначеного недоліку позбавлені програмовані сканери. Їх вбудовану пам'ять (Flash-пам'ять) можна багаторазово перепрограмувати за допомогою персонального комп'ютера. Застарілі версії програмного забезпечення можна оновити через інтернет або компакт-диск, що постачається виробником транспортного засобу або сканера. Такі сканери добре пристосовані до експлуатації в умовах автосервісу. Більш того, вони дозволяють діагностувати системи рухомого автомобіля.

Більш інформативними є сканери, з'єднані з персональним комп'ютером. Для узгодження даних, одержуваних комп'ютером з блоку управління, використовується адаптер.

Мал. Програмований сканер з персональним комп'ютером

В даний час найбільшого поширення набули сканери KST-500 і KST-520 фірми «Бош», використовувані з персональним комп'ютером, а також сканери ДСТ-2, ДСТ-10-Кф (Росія) та ін.

Сканери мають декілька режимів роботи. У режимі «Помилки» на екрані висвічуються цифрові коди тієї чи іншої несправності, що зберігаються в пам'яті блоку управління на автомобілі. Режим «Параметри» дозволяє оцінити роботу двигуна при русі автомобіля: напруга в бортовій мережі, детонацію, частоту обертання колінчастого вала, склад суміші, швидкість руху і т.д. Для перегляду зміни параметрів роботи двигуна в динаміці передбачений режим «Збір даних». Деякі сканери, наприклад KST-520, для спостереження за роботою системи упорскування й інших систем автомобіля в динаміці можуть видавати графічне зображення сигналів на екрані, тобто дозволяють спостерігати їх візуально. Можливості сканерів при перевірці системи упорскування конкретного автомобіля визначаються діагностичними функціями блоку управління даного автомобіля, однак, як правило, все сканери зчитують і перуть коди несправностей, виводять цифрові параметри в реальному масштабі часу, можуть приводити в дію деякі виконавчі механізми (форсунки, реле, соленоїди ).

Сканер підключається через спеціальний роз'єм на автомобілі до конкретного блоку управління або електронній системі в цілому.

До 2000 року більшість автомобілів було обладнано діагностичними роз'ємами, що мають різну кількість і розташування штирьків, що не дозволяло застосовувати універсальні сканери для знімання інформації. Тому в 2000 р більшістю виробників транспортних засобів був прийнятий стандарт OBD-II по обладнанню електронних систем управління. Вимоги цього стандарту передбачають:

• стандартний діагностичний роз'єм
• стандартне розміщення діагностичного роз'єму
• стандартний протокол обміну даними між сканером і автомобільної бортової системою діагностики
• стандартний список кодів несправностей
• збереження в пам'яті електронного блоку управління кадру значень параметрів при появі коду помилки ( «заморожений» кадр)
• моніторинг бортовими діагностичними засобами елементів, відмова яких може призвести до збільшення обсягів токсичних викидів в навколишнє середовище
• доступ як спеціалізованих, так і універсальних сканерів до кодів помилок, параметрам, «замороженим» кадрам, тестирующим процедурам і т.д.
• єдиний перелік термінів, скорочень, визначень, використовуваних для елементів електронних систем автомобіля і кодів помилок

На малюнку показаний 16-контактний діагностичний роз'єм, який є стандартним на автомобілях, які відповідають вимогам OBD-II.

Мал. Стандартний діагностичний роз'єм

Діагностичний роз'єм розміщується в пасажирському салоні (зазвичай під панеллю приладів) і забезпечує доступ до системних даними. До такого роз'єму може бути підключений будь-який сканер.

Зчитування діагностичних кодів

Коди несправностей можуть бути лічені двома способами. Перший (для вже йдуть в минуле систем самодіагностики) - світлодіодним пробником, що підключається до діагностичного роз'єму, або за допомогою контрольної діагностичної лампи. Розшифровка кодів проводиться з використанням вже згадуваних таблиць, що входять до складу експлуатаційних документів на автомобіль. Другий, сучасний, спосіб - отримання кодів сканером. Як правило, ці прилади не тільки витягають коди помилок, але і розшифровують їх.

Для попередження водія про несправності електронної системи управління на панелі приладів є контрольна лампа. Після включення запалення на справному автомобілі лампа горить протягом 3 ... 10 с, а потім повинна згаснути. Якщо лампа не гасне, це свідчить про несправність системи управління, і слід перевірити цю систему за певними кодами. За вимогами нормативних документів з безпеки руху деяких країн, автомобіль, що має активні коди несправності певних електронних систем управління, не допускається до експлуатації.

Коди несправностей іноді умовно ділять на «повільні» і «швидкі».

Розглянемо «повільні» коди. При виявленні несправності її код заноситься в пам'ять і на панелі приладів включається відповідна контрольна лампа. З'ясувати, який це код, можна одним з таких способів (в залежності від конкретного виконання блоку управління):

1. зчитати інформацію по светодиоду на корпусі блоку управління, який періодично спалахує і гасне
2. з'єднати провідником певні клеми діагностичного роз'єму або замкнути певну клему роз'єму на «масу» і включити запалювання, після чого контрольна лампа почне періодично блимати, передаючи інформацію про код несправності
3. підключити світлодіод або аналоговий вольтметр до певних контактів діагностичного роз'єму і по спалахах світлодіода (або коливань стрілки вольтметра) отримати інформацію про код несправності

Так як «повільні» коди призначені для візуального зчитування, частота їх передачі дуже низька (близько 1 Гц), обсяг переданої інформації малий.

Коди зазвичай видаються у вигляді повторюваних послідовностей спалахів. Код містить кілька цифр, смислове значення яких потім розшифровується по таблиці несправностей, що входить до складу експлуатаційних документів на автомобіль. Довгими спалахами (1,5.2,5 с) передається старший (перший) розряд коду, короткими (0,5.0,6 с) - молодший (другий) розряд.

Приклад можна показати коду 1-3-1-2, відповідний несправності електронної форсунки уприскування першого циліндра двигуна Hyundai, наведено на малюнку:

Мал. Приклад можна показати коду несправності

Після виявлення несправності вона локалізується шляхом послідовної перевірки тих елементів електронної системи управління, які знаходяться в електричному ланцюзі, що відповідає за генерування ліченого коду (датчиків, роз'ємів, проводки і т.д.).

«Повільні» коди прості, надійні, не потребують дорогого діагностичного обладнання, але малоінформативні.

«Швидкі коди» забезпечують вибірку з пам'яті електронного блоку управління великого обсягу інформації через послідовний інтерфейс. Цей інтерфейс і діагностичний роз'єм використовуються як при перевірці та налаштування автомобіля на заводі-виробнику, так і при діагностуванні.

Однією з функцій, що реалізуються сканерами, є перевірка сигналу датчика на раціональність, тобто на відповідність необхідним (штатним) сигналам. Датчик може бути несправний і посилати в блок управління невірну інформацію. Якщо перевірка сигналу датчика на раціональність в програмі блоку управління не передбачена, то в них керуючі алгоритми реалізуються з використанням невірної інформації датчика. При цьому будуть неправильно розраховані важливі вихідні параметри, наприклад кут випередження запалювання і тривалість імпульсу відмикання форсунок, що призведе до погіршення їздових характеристик автомобіля, двигун може глухнути після запуску і т.д. Однак поки в кількісному вираженні невірний сигнал з датчика буде в межах норми, ніякі коди помилок в пам'ять електронного блоку не запишуться і несправність ніяк не позначені.

Для виявлення несправності реалізується функція відключення «підозрілого» датчика. Тоді електронний блок запише в пам'ять код помилки і змінить сигнал з датчика на розрахункове (резервне) значення. Наприклад, при відключенні датчика масової витрати повітря його сигнал замінюється резервним сигналом, розрахованим за матеріальним становищем дросельної заслінки і частоті обертання колінчастого вала двигуна. Якщо після відключення «підозрілого» датчика робота двигуна покращиться, це означає, що датчик несправний.

У сучасних блоках управління паралельно з удосконаленням програмного забезпечення з'являється можливість виявляти подібні несправності. Це так звана перевірка на раціональність і правильне функціонування, яка реалізується в бортових діагностичних системах другого покоління (OBD-II). Вона полягає в тому, що поточні значення сигналів з усіх датчиків постійно перевіряються на взаімооднозначном відповідність штатним сигналам для даного режиму роботи двигуна. Штатні значення сигналів зберігаються в постійній пам'яті мікропроцесора електронного блоку.

Для зручності виміру вхідних і вихідних сигналів електронного блоку управління застосовують розгалужувач сигналів. Він являє собою комплект кабелів і роз'ємів, що підключаються між електронним блоком управління і джгутом проводів для доступу до вхідних і вихідних сигналів. До складу розгалуджувача входить комутаційна панель для підключення контрольно-вимірювальних приладів до будь-якого ланцюга джгута.

Мал. Розгалужувач сигналів РС-2 (Росія)

Робота окремих датчиків може бути зімітована спеціальним імітатором датчиків, наприклад типу ВД-4. Він призначений для імітації вихідного напруги по- ціометріческіх і резистивних датчиків електронної системи управління інжекторних двигунів. Даний імітатор дозволяє імітувати сигнал датчика положення дросельної заслінки, потенціометра регулювання вмісту оксиду вуглецю, датчиків тиску у впускному колекторі, атмосферного тиску, масової витрати повітря і інших датчиків. Що входять до складу імітатора кабелі дозволяють підключатися до роз'ємів різних типів.

Мал. Імітатор датчиків ІД-4 (Росія)

Видалення кодів несправності

Після ремонту все коди слід видалити з пам'яті блоку управління, інакше блок буде помилково враховувати їх при подальшому управлінні системами автомобіля.

Застосовують три методи видалення (стирання) кодів несправностей:

1. Стирання кодів по команді зі сканера, підключеного до діагностичного роз'єму. На деяких автомобілях ранніх моделей така процедура неможлива, оскільки вона не підтримується блоком управління. Цей метод є найбільш переважним і рекомендованим виробниками.
2. Якщо немає сканера або електронний блок не підтримує стирання кодів сканером, слід вимкнути живлення блоку шляхом вилучення відповідного запобіжника. Разом з кодами помилок з пам'яті блоку зітреться і інформація для адаптивного управління.
3. Відключення від «маси» шини акумуляторної батареї. Слід мати на увазі, що в цьому випадку разом з кодами стирається і інша інформація (установка часу на електронному годиннику, коди радіоприймача і т.д.).