Диагностирование электронных систем управления

 

Виды диагностических систем. В конструкциях автомобилей все более широкое распространение находят электронные системы управления. Проведение государственного технического осмотра современного автомобиля без использования средств диагностирования электронных систем управления может дать недостаточно полную информацию о техническом состоянии автомобиля.

Диагностические средства для определения технического состояния электронных систем управления можно подразделить на три категории: 1) стационарные (стендовые) диагностические системы; 2) бортовое диагностическое программное обеспечение, кото­рое позволяет индицировать неисправности соответствую­щими кодами; 3) бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуется специальное дополнительное диагностическое устройство.

Стендовые диагностические системы.Эти системы подключаются к бортовому электронному блоку управления и, таким образом, не за­висят от бортовой диагностической системы автомобиля. Они обычно диагностируют отдельные механизмы двигателя и системы зажигания, их часто называют мотор-тестерами (рис.1.5). Основными элементами мотор-тестера являются датчики, а также блок обработки и индикации результатов измерений воспринимаемых сигналов. Датчики и регистрирующие приборы соединены с кабелями с помощью штекеров и зажимов.

Рис. 1.5. Мотор-тестер

 

Мотор-тестеры выполняются на базе IBM-совместимых компь­ютеров, имеют клавиатуру, дисплей, дисководы, привод CD-ROM. В комплект обычно входит набор соединительных проводов и ка­белей, стробоскоп, а в отдельных случаях – и газоанализатор отработавших газов. Информация вводится в компьютер с помощью автомобильного анализатора, в котором размещены аналогово-цифровые преобразователи, компараторы, усилители и другие устрой­ства предварительной обработки сигналов. Анали­затор подключается к необходимым элементам на автомобиле с помощью комплекта кабелей. Как правило, это один и тот же на­бор проводов (независимо от производителя прибора), включающий кабели, подключенные к отрицательной и положительной клеммам аккумулятора, и катушки зажигания, высоковольтный провод к ка­тушке зажигания, высоковольтный провод к свече первого цилиндра, бесконтактный датчик тока на шине питания акку­мулятора, датчик температуры масла в двигателе (вставляется вместо щупа), датчик разрежения во впускном коллекторе и т.д.

Основная часть мотор-тестера – осциллоскоп, на экране которого появляются различные осциллограммы, отражающие режим работы и техническое состояние проверяемых деталей и приборов системы зажигания. Оценка сигнала, появляющегося на экране осциллоскопа, основывается на изменении (при наличии неисправностей) характера электрических процессов, протекающих в цепях низкого и высокого напряжения. По отдельным частям изображения можно судить о работе некоторых элементов систем питания и зажигания, а характер изменения позволяет выявлять причины неисправностей.

Компьютер мотор-тестера обрабатывает информацию, полу­ченную от двигателя, и представляет результаты на дисплее или в виде распечатки на принтере. С мотор-тестером может поставляться комплект лазерных компакт-дисков с сервисной информацией о различных моделях автомоби­лей, а также с инструкциями электромеханику-оператору о порядке подклю­чения мотор-тестера к автомобилю и о последовательности проведения контрольных операций.

Перед проведением диагностирования следует указать (набрать на клавиатуре мотор-тестера) модель автомобиля, тип двигателя, трансмиссии, системы зажигания, впрыска топлива и другие параметры, характеризующие объект диагностирования. Мотор-тестер способен диагностиро­вать большинство автомобильных систем, в том числе системы пуска, электроснабже­ния, зажигания, определять компрессию в цилиндрах, измерять параметры систе­мы приготовления топливовоздушной смеси.

Современные мотор-тестеры могут выдавать информацию о состоянии системы зажигания в виде цифр или осциллограммы процесса. Примером служит мотор-тестер М3-2 (Беларусь), с помощью которого можно определять состояние двигателя (по развиваемой мощности, балансу мощности по цилиндрам, относительной компрессии), стартера, генератора, реле-регулятора, аккумулятора, прерывателя-распределителя, электропроводов, свечей зажигания, лямбда-датчика, форсунок системы впрыска бензиновых двигателей, дизельной топливной аппаратуры, устанавливать с помощью стробоскопа углы опережения зажигания для бензиновых двигателей и впрыска для дизельных двигателей.

По мере усложнения автомобильной электроники расширяются и функциональные возможности стационарных систем, поскольку необходимо диагностировать не только управление двигателем, но и тормозные системы, активную подвеску и т.д.

Универсальность компьютерных мо­тор-тестеров определяется их програм­мным обеспечением. Многие из них работают в привычной большинству пользователей операционной системе Windows.

Мотор-тестеры полезны при обнаружении неисправностей в топливной системе, системе зажигания, но с их помощью трудно обнаружить непостоянные неисправности в сложных электрон­ных системах. Во многих случаях здесь неисправность в одной системе проявляется в виде симптомов в других системах, свя­занных с первой.

Бортовое диагностическое программное обеспечение, кото­рое позволяет индицировать неисправности соответствую­щими кодами. Системы программного обеспечения автомобилей большинства ведущих стран мира начиная с 80-х годов XX в. обеспечиваются функцией считывания кодов неисправностей с помощью контрольной лампы, например Сheck engine – проверь двигатель (рис.1.6). Это наиболее простой вид бортового диагностирования, которое заключается в условном присвоении ряду неисправностей электронной системы управления цифровых кодов. Эти коды при проявлении соответствующих им неисправностей заносятся в память электронного блока управления системой. После проведения определенных манипуляций данные коды могут отображаться контрольной лампочкой в виде ряда длинных и коротких импульсов. После визуального считывания данных импульсов их значение может быть расшифровано с помощью специальных таблиц.

 

Рис. 1.6. Пример размещения индикатора Сheck engine (позиция 1)

 

Бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуется специальное дополнительное диагностическое устройство. Считывание информации с такого программного обеспечения осуществляется с помощью специальных устройств – сканеров. Контролируемые параметры и коды неисп­равностей считываются непосредственно с электронного блока управления и интерп­ретируются специалистами сервиса.

Сканером (рис. 1.7) или сканирующим прибором называют портативные компьютерные тестеры, обычно с дисплеем на жидких кристаллах, служащие для диагностирования различных электронных систем управления посредством считывания цифровой информации с диагностического разъема автомобиля.

Сканер имеет небольшой по размеру дисплей, поэтому просматривать данные на нем, даже используя прокрутку кад­ра, не всегда удобно. Обычно имеется возможность подключения сканера к компьютеру через последовательный порт для передачи данных. Специальное программное обеспечение позволяет про­сматривать данные со сканера в табличном и графическом виде на мониторе компьютера, сохранять их, создавать базы данных по обслуживаемым автомобилям.

Сканеры различаются своими функциональными возможностями и спектром тестируемых автомобилей.

 

Рис. 1.7. Программируемый сканер ДСТ-2М (Россия) без персонального компьютера

 

Наиболее широкими возможностями обладают специализированные сканеры, используемые для диагностирования автомобилей только одной марки. Применение таких сканеров вследствие их узкой специализации ограничивается отдельными предприятиями автосервиса, обслуживающими автомобили конкретных моделей. Более широкое распространение получили сканеры, предназначенные для диагностирования систем впрыска и других механизмов, агрегатов и систем автомобилей различных моделей.

Имеются программы, позволя­ющие вводить в компьютеры информацию через последовательный порт с автомобильного диагностического разъема с помощью соответ­ствующего соединительного кабеля. Персональный компьютер в та­ком случае выполняет функции сканера, его иногда так и называ­ют – компьютерный сканер. Информацию удобнее считывать с мо­нитора компьютера, чем с маленького дисплея сканера. При использовании персонального компьютера нет необходимости иметь комплект программных картриджей для различных систем и моделей, так как емкость жесткого диска компьютера позволяет хранить на нем все необходимые данные и программы.

Система самодиагностики транспортного средства в процессе его работы непрерывно сравнивает те­кущие величины сигналов с эталонными значениями в памяти контроллера. Кро­ме того, она отслеживает ре­акцию исполнительных ме­ханизмов, например модулятора тормозного усилия на автомобилях, оборудованных антиблокировочной системой (АБС). Лю­бые несоответствия парамет­ров друг другу или эталонным значениям расценива­ются как неисправность. Ка­ждой присвоен свой код. Ран­ее системы управления могли опреде­лить и запомнить 10 – 15 ко­дов, современные системы хранят до нескольких сотен кодов, от­носящихся не только к двига­телю, но и к автоматической коробке передач, АБС, по­душкам безопасности, кли­мат-контролю и т.д.

В некоторых контролле­рах самодиагностика позво­ляет корректировать угол опережения зажигания, а на автомобилях без нейтрали­затора – регулировать содержание  оксида углерода в отработавших газах. На современных моделях реализо­вано так называемое тесто­вое диагностирование: входные сиг­налы подаются в определен­ный момент с пос­ледующей проверкой датчи­ков и исполнительных эле­ментов.

Сканер проверяет входные и выходные параметры электриче­ских цепей и информирует оператора об их величине. Таким об­разом, сканер всего лишь фиксирует наличие или отсутствие не­исправностей в каком-либо узле, но не позволяет определять их причины, которых может быть много для одних и тех же значений контролируемых параметров.

По способу хранения ин­формации аппаратные скане­ры делятся на картриджные и программируемые. Для приведения картриджного сканера (рис. 1.8) в рабочее со­стояние необходим картридж с диагностическим кабелем, соответствующим проверяе­мой модели автомобиля. Комплект такого сканера состоит из трех основных частей: самого сканера, сменных картриджей и соединительных кабелей, предназначенных для присоединения к диагностическому разъему проверяемого автомобиля. Каждый картридж предназначен для работы с контроллером своего типа («Джи-Эм», «Бош», «Январь» и др.).

 

Рис. 1.8. Картриджный сканер для диагностирования автомобилей одной или определенных марок

 

Указанного недостатка лишены программируемые сканеры. Их встро­енную память (Flash-память) можно многократно перепро­граммировать с помощью персонального компьютера. Устаревшие версии про­граммного обеспечения мож­но обновить через Интернет или компакт-диск, поставляемый производителем транспортного средства или сканера. Такие сканеры хорошо приспо­соблены к эксплуатации в ус­ловиях автосервиса. Более то­го, они позволяют диагности­ровать системы движущегося автомобиля.

Более информативными являются сканеры, соединенные с персональным компьютером (рис. 1.9). Для согла­сования данных, получае­мых компью­тером с контроллера, используется адаптер.

 

Рис. 1.9. Программируемый сканер с персональным компьютером

 

В настоящее время наибольшее распространение получили сканеры и KST-500 и  KTS-520 фирмы «Бош», используемые с персональным компьютером, а также сканеры ДСТ-2, ДСТ-10-Кф (Россия) и др.

Сканеры имеют несколько режимов работы. В режиме «Ошибки» на экране высвечиваются цифровые коды той или иной неисправности, хранящиеся в памяти контроллера автомобиля. Режим «Параметры» позволяет оценить работу двигателя при движении автомобиля: напряжение в бортовой сети, детонацию, частоту вращения коленчатого вала, состав смеси, скорость движения и т.д. Для просмотра изменения параметров работы двигателя в динамике предусмотрен режим «Сбор данных». Некоторые сканеры, например KST-520, для наблюдения за работой системы впрыска и других систем автомобиля в динамике могут выдавать графическое изображение сигналов на экране, т.е. позволяют наблюдать их визуально. Возможности сканеров при проверке системы впрыска конкретного автомобиля определяются диагностическими функциями блока управления данного автомобиля, однако, как правило, все сканеры считывают и стирают коды неисправностей, выводят цифровые параметры в реальном масштабе времени, могут приводить в действие некоторые исполнительные механизмы (форсунки, реле, соленоиды).

Сканер подключается через специальный разъем на автомобиле к конкретному блоку управления или всей элект­ронной системе.

До 2000 г. большинство автомобилей было оборудовано диагностическими разъемами, имеющими разное количество и расположение штырьков, что не позволяло применять универсальные сканеры для съема информации. Поэтому в 2000 г. большинством производителей транспортных средств был принят стандарт OBD-II по оборудованию электронных систем управления. Требования этого стандарта предусматривают:

стандартный диагностический разъем;

стандартное размещение диагностического разъема;

стандартный протокол обмена данными между сканером и автомобильной бортовой системой диагностики;

стандартный список кодов неисправностей;

сохранение в памяти электронного блока управления кадра значений параметров при появлении кода ошибки («замороженный» кадр);

мониторинг бортовыми диагностическими средствами ком­понентов, отказ которых может привести к увеличению объемов токсичных выбросов в окружающую среду;

доступ как специализированных, так и универсальных ска­неров к кодам ошибок, параметрам, «замороженным» кад­рам, тестирующим процедурам и т.д.;

единый перечень терминов, сокращений, определений, ис­пользуемых для элементов электронных систем автомобиля и кодов ошибок.

На рис. 1.10 показан 16-штырьковый диагностический разъем, являющийся стандартным на автомобилях, соответствующих тре­бованиям OBD-II.

 

 

Рис. 1.10. Стандартный диагностический разъем

Диагностический разъем размещается в пассажирском сало­не (обычно под приборной панелью) и обеспечивает до­ступ к системным данным. К такому разъему может быть подключен лю­бой сканер.

Считывание диагностических кодов. Коды неисправностей могут быть считаны двумя способами. Первый (для уже уходящих в прошлое сис­тем самодиагностики) – свето­диодным пробником, под­ключаемым к диагностиче­скому разъему или с помощью контрольной диагностической лампы. Расшифровка кодов производится с помощью уже упоминавшихся таблиц, входящих в состав эксплуатационных документов на авто­мобиль. Второй, современ­ный, способ – получение ко­дов сканером. Некоторые по­добные приборы не только извлекают коды ошибок, но и расшифровывают их.

Коды неисправностей ино­гда условно делят на «медлен­ные» и «быстрые» Контрольная лампа зажигается для предупреждения водителя о неисправности. После включения зажигания лампа горит в течении 3 с, а затем должна погаснуть. Если лампа не гаснет, это свидетельствует о неисправности системы управления автомобилем, и следует проверить эту систему по определенным кодам. По требованиям нормативных документов по безопасности движения некоторых стран, автомобиль, имеющий активные коды неисправности электронных систем управления, считается неисправным.

Рассмотрим«медленные коды». При обнаружении неисправности ее код заносится в память и на панели приборов включается соответствующая контрольная лампа. Выяснить, какой это код, мож­но одним из следующих спосо­бов (в зависимости от конкрет­ной реализации блока управления):

1) светодиод на корпусе блока управления периодически вспыхивает и гаснет, передавая таким образом информацию о коде неисправности;

2) соединить проводником определенные клеммы диа­гностического разъема или замкнуть определенную клемму разъема на «массу» и вклю­чить зажигание, после чего контрольная лампа начнет периодически мигать, передавая информа­цию о коде неисправности;

3) подключить светодиод или аналоговый вольтметр к определенным контактам диагностического разъема и по вспышкам светодиода (или колебаниям стрелки вольтмет­ра) получить информацию о коде неисправности.

Так как «медленные» коды предназначены для визуального счи­тывания, частота их передачи очень низкая (около 1 Гц), объем пе­редаваемой информации мал.

Коды обычно выдаются в виде повто­ряющихся последовательностей вспышек. Код содержит несколько цифр, смысловое значение которых затем расшифровывается по таблице неисправностей, входящей в состав эксплуатационных до­кументов на автомобиль. Длинными вспышками (1,5…2,5 с) пере­дается старший (первый) разряд кода, короткими (0,5…0,6 с) – младший (второй) разряд.

Пример высвечивания кода 1–3–1–2, соответствующий неисправности электронной форсунки впрыска первого цилиндра двигателя Hyundai приведен на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Пример высвечивания кода неисправности

 

После обнаружения неисправности она локализуется путем последовательной проверки тех элементов электронной системы управления, которые находятся в электрической цепи, отвечающей за генерирование считанного кода (датчиков, разъемов, проводки и т.д.).

«Медленные» коды просты, надежны, не требуют дорогостоя­щего диагностического оборудования, но малоинформативны.

«Быстрые коды» обеспечивают выборку из памяти электронного блока управления большого объема информации через последователь­ный интерфейс. Этот интерфейс и диагностический разъем испо­льзуются при проверке и настройке автомобиля на заводе-изгото­вителе, они же применяется и при диагностировании.

Наличие диагностического разъема позволяет получать диагностиче­скую информацию от различных систем автомобиля (двигатель, АБС, трансмиссия, подвеска и т.д.) с помощью сканера или мо­тор-тестера.

Одной из функций, реализуемых сканерами, является проверка сигнала датчика на рациональность, т.е. на соответствие требуемым (штатным) сигналам. При этом датчик может быть неисп­равен и посылать в блок управления неверную информацию. Если про­верка сигнала датчика на рациональность в программе микроконтроллера блока управления не предусмотрена, то в них управляющие алгоритмы реализуются с использованием неверной информации датчика. При этом будут неправильно рассчитаны важные выходные параметры, например угол опережения зажига­ния и длительность импульса отпирания форсунок, что приведет к ухудшению ездовых характеристик автомобиля, двигатель мо­жет глохнуть после запуска и т.д. Однако пока в количественном выражении неверный сигнал с датчика будет в пределах нормы, никакие коды ошибок в память электронного блока не запишутся и неисправность никак не обозначится.

Для обнаружения неисправности реализуется функция отключения подозри­тельного датчика. Тогда электронный блок запишет в память код ошибки и изменит сиг­нал с датчика на расчетное (резервное) значение. На­пример, при отключении датчика массового расхода воздуха его сигнал заменяется резервным сигналом, рассчитанным по поло­жению дроссельной заслонки и частоте вращения коленчатого вала двигателя. Если после отключения подозрительного датчика работа двигателя улучшит­ся, это означает, что датчик неисправен.

В современных блоках управления по мере совершенствования программного обеспечения появляется возможность выявлять подобные неисправности. Это так называемая проверка на рациона­льность и правильное функционирование, которая реализуется в бортовых диагностических системах второго поколения (OBD-II). Она заключается в том, что текущие значения сигналов со всех датчиков постоянно проверяются на взаимно однозначное соответствие штатным сигналам для данного режима рабо­ты двигателя. Штатные значения сигналов хранятся в постоян­ной памяти микропроцессора электронного блока.

Для более точного определения входных и выходных сигналов электронного блока управления применяют разветвитель сигналов (рис. 1.12). Он представляет собой комплект кабелей и разъемов, подключаемых между электронным блоком управления и жгутом проводов для доступа к входным и выходным сигналам. В состав разветвителя входит коммутационная панель для подключения осциллографа к любой цепи жгута.

Рис. 1.12. Разветвитель сигналов РС-2 (Россия)

 

Работа отдельных датчиков может быть продублирована специальным имитатором типа ИД-4 (рис. 1.13).

 

Рис. 1.13. Имитатор датчиков ИД-4 (Россия)

 

Он предназначен для имитации выходного напряжения потенциометрических и резистивных датчиков электронной системы управления инжекторных двигателей. Данный имитатор позволяет имитировать датчик положения дроссельной заслонки, потенциометр регулировки СО, датчик давления в коллекторе, датчик атмосферного давления, датчик массового расхода воздуха, другие датчики давления. С помощью имитатора определяют местонахождение неисправности: датчик, жгут или блок управления. Входящие в состав имитатора кабели позволяют подключаться к разъемам различных типов.

Удаление кодов неисправности. После ремонта все коды удаляют из памяти блока управления, иначе блок будет ошибочно учитывать их при последующем управлении сис­темами автомобиля.

Применяют три метода удаления (стирания) кодов неисправностей.

1. Стирание кодов по команде со сканера, подключенного к диагностическому разъему. На некоторых авто­мобилях ранних моделей такая процедура невозможна, поскольку она не поддерживается блоком управления. Этот метод является наиболее предпочтительным и рекомендуемым производите­лями.

2. Если нет сканера или электронный блок не поддерживает стирание кодов сканером, следует отключить питание блока путем извлечения соответст­вующего предохранителя. Например, на многих моделях в этом случае следует отключать предохранитель системы подачи топли­ва. Вместе с кодами ошибок из памяти блока сотрется и информа­ция для адаптивного управления.

3. Отключение от «массы» шины аккумуляторной батареи. Следует иметь в виду, что в этом случае вместе с кодами стирается и прочая информация (установка времени на электронных часах, коды ра­диоприемника и т.д.).

 

---

Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 373; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!