Сканер и система бортовой самодиагностики

Прежде чем говорить о системах бортовой самодиагностики и сканерах, давайте немного вернемся в историю. И поговорим об экологии. До 60-х годов прошлого века о ней никто не думал. Автомобилей было мало, загрязнением  атмосферы от них можно было пренебречь. Все сильно изменилось во время автомобильного бума в начале   60-х. Количество выхлопных газов в воздухе (особенно в крупных городах) начало приобретать катастрофический характер. Потребовалось введение законодательных актов, направленных на их снижение. К сегодняшнему дню требования по экологии все более ужесточаются.
Что такое вредные выбросы  и откуда они берутся? Что бы ответить на данный вопрос, рассмотрим горение смеси в камере сгорания.

При полном сгорании всей топливно-воздушной смеси образуется только СО2  (углекислый газ) и Н2О (вода). Азот воздуха N выходит в выхлопную трубу в неизменном виде (вопросы образования окислов азота NOx будут рассмотрены отдельно). Но в реальности, из-за различных отклонений процесс горения нарушается. Если топливо сгорает не полностью, в выхлопе образуются продукты неполного сгорания.

При неполном сгорании топлива происходит:
1. Повышение содержания вредных выбросов
2. Уменьшение крутящего момента
3. Увеличение расхода топлива
Таким образом, основной задачей, стоящей перед автопроизводителями, стоит создание автомобиля с наиболее полным сгоранием смеси в камере сгорания: мощного, экономичного и не загрязняющего атмосферу. Рассмотрим структуру продуктов неполного сгорания.
1.СН -несгоревшее топливо.  Часть топлива не сгорело. Бензин в чистом виде вылетает в выхлопную трубу. Но часть его при действии высокой температуры и давления подвергается также и пиролизу – т.е. разложению на более короткие молекулы.
2.СО - угарный газ. Молекула бензина начала гореть. Один атом углерода способен присоединить к себе 2 атома кислорода. Но в условиях недостатка последнего (богатая смесь), он не может этого сделать. Опасность данного компонента заключается в том, что угарный газ, при попадании в кровь человека, забирает недостающий атом кислорода именно из нее.

Рассмотрим причины сбоев в горении смеси.

1. Дефекты смесеобразования. Смесь не является стехиометрической. Количество молекул топлива не соответствует количеству молекул кислорода. Если в смеси наблюдается избыток кислорода (бедная смесь) или избыток топлива (богатая смесь) – полное сгорание смеси невозможно. Также сбои могут возникать при плохом распыле топлива.
2. Дефекты зажигания.  При недостаточной энергии искры и неправильном угле зажигания горение просто не начинается, либо не успевает закончиться к моменту открытия выпускных клапанов.
3. Дефекты механической части двигателя. Сюда относятся дефекты состояние цилиндропоршневой группы, механизма газораспределения и камеры сгорания. Смесь поступает нерасчетным образом, что приводит к ее неполному сгоранию.

Рассмотрим, как система бортовой самодиагностики контролирует исправность узлов и агрегатов, отвечающих за эти факторы.

Сигналы с датчиков, показывающие состояние регулируемого объекта, приходят на Электронный Блок Управления (ЭБУ). Аналого-Цифровые Преобразователи (АЦП) превращают их в цифровой код и отправляют в шину данных. Процессор сравнивает текущие показания с теми, что заложено в его памяти (FLASH), находит там указание о необходимых действиях и выдает команду на  исполнительные механизмы. Эта команда в цифровом виде по шине данных поступает на Цифро-Аналоговые Преобразователи (ЦАП) и выходные ключи, непосредственно управляющих различными механизмами  (форсунки, катушки зажигания и пр.).

Работу системы  в штатном режиме можно представить следующим образом:
1. Получение информации от датчиков и их оцифровка (текущий поток данных).
2. Сравнение текущего потока с заложенными данными в памяти и нахождение правильного алгоритма действий.
3. Воздействие на исполнительные механизмы.
При возникновении дефекта текущий поток данных не соответствует заложенному в памяти. Блок управления не может найти правильный алгоритм действий и переходит в аварийный режим. В этом случае:
1. Записывается код ошибки (DTC-Diagnostic Trouble Codes)
2. Зажигается лампочка неисправности (MIL- Malfunction Information Lamp), сигнализирующая водителю об обнаружении дефекта
3. Замена недостоверных показаний  датчиков на расчетные (аварийные)

Для связи с блоком управления и получения от него информации предназначены специальные приборы, которые носят название сканер. Рассмотрим принцип их действия и функциональные возможности.

Через диагностический разъем сканер подключается к шине данных. Диагностические функции детализированы в SAE J1979. Обязательными являются:
1. Раздел Data Stream (поток данных):
Выводит на свой экран находящуюся там информацию о текущем потоке данных.
2. Раздел Diagnostic Trouble Codes (коды неисправностей):
 Обратившись по шине данных к ПЗУ, выводит на свой экран информацию о записанных кодах ошибок. Коды перечислены в SAE J2012. Если «стандартных» кодов (P0xxx, P2xxx) из SAE J2012 не хватает, то могут использоваться производительские (P1xxx, P2xxx или P3xxx).
3.  Раздел Freeze Frame (замороженный кадр):
Выводит на свой экран текущий поток данных на момент возникновения неисправности.  Кадр должен включать соответствующий код и все обязательные данные, кроме общего количества кодов и статуса MIL. Обязательным является запись 1 кадра. Производитель по своему желанию может записать еще несколько.
4.  Раздел Readiness Status (статус готовности):
Имеет 2 значения для каждого отслеживаемого компонента: «завершен» (“complete”) и «не завершен» (“not complete”). Те, которые отслеживаются непрерывно, всегда имеют “complete”. Те, которые мониторятся непостоянно, выставляют “complete” сразу после завершения диагностического алгоритма. Статус “complete” выставляется также и после того, как после завершения диагностического алгоритма был сделан вывод о неисправности компонента. Статус “not complete” выставляется после стирания из памяти кодов неисправностей (кроме случаев, когда это происходит в результате отрабатывания диагностического алгоритма).
5. Раздел Test Results (результаты тестов):
 Результаты тестов – это результат сравнения текущей измеряемой величины с заданными пределами. И результат, и пределы доступны через тот же диагностический разъём. Если измеренное находится в заданных пределах, значит, компонент работает (а тест прошел)  нормально.
6. Раздел Software Calibration Identification (идентификация калибровок):
Специальный уникальный номер (calibration identification number, CAL ID) используется для идентификации ПО.
7. Раздел Software Calibration Verification Number (код целостности программного обеспечения):
Для проверки правильности (неизменяемости) ПО используется алгоритм для расчета контрольного числа (Calibration Verification Number, CVN). Алгоритм специально усложняется для того, чтобы усложнить несанкционированное изменение ПО.
8. Раздел Vehicle Identification Number (идентификационный номер а/м):
Все а/м 2005 г. и дальше должны сообщать свой идентификационный номер (Vehicle Identification Number, VIN) в стандартном формате. На автомобилях на этот запрос должен откликаться лишь один блок управления.

Возможности компьютерной диагностики.

Наиболее важными для нахождения дефектов в автомобиле с помощью сканера (компьютерной диагностики) являются разделы «Коды неисправности» и «Поток данных». При правильном анализе этих показаний процесс поиска дефектов значительно упрощается. Рассмотрим, какую информацию мы можем получить из этих разделов. Все отказы системы управления условно можно разделить на 4 группы:
1. Отказы (неверные показания) датчиков.
Если выставляется код, указывающий на конкретный датчик, или в потоке данных выводятся его показания, не соответствующие реальному состоянию – можно говорить о наличии дефекта. Но не о месте его нахождения. Дефектами  могут являться:
- Отказ самого датчика.
- Обрыв (или замыкание) проводки
- Неисправность входных каналов АЦП
2. Отказы блока управления.
При наличии правильных входных сигналах блок принимает неверные решения или не принимает их вообще. Дефектами могут являться:
- Сбой программного обеспечения блока
- Аппаратный отказ блока управления
3. Отказы исполнительных механизмов.
Блок управления правильно выдает команды управления, но они не исполняются. Дефектами могут являться:
- Отказы ЦАП и выходных ключей
- Обрыв (замыкание) проводки
- Отказ самих исполнительных механизмов
4.Дефекты механической части двигателя.

Сканер подключается к диагностическому разъему, который связан с шиной данных блока управления. Таким образом, он выдает информацию только о входящих сигналах, приходящих на ЭБУ и о командах, им выдаваемых. По его показаниям сложно, а порой вообще невозможно разделить:
- Отказы датчиков, дефекты проводки и аппаратный отказ ЭБУ (каналы АЦП)
- Отказы исполнительных механизмов, дефекты проводки и аппаратный отказ ЭБУ (каналы ЦАП и дефекты выходных ключей)
- Отказы механической части двигателя
По мере развития системы бортовой самодиагностики и программного обеспечения блоков управления информативность использования показаний сканера увеличивается. На данный момент сканер является необходимым, но недостаточным оборудованием диагностического поста. Поскольку он является всего лишь средством отображения информации, на первое место следует поставить квалификацию персонала, способного правильно ее анализировать. Также в состав оборудования диагностического поста обязательно должно входить оборудование для инструментальной диагностики.
Вопросы выбора оборудования будут рассмотрены в следующих публикациях.

Федор Рязанов
Преподаватель Школы Диагностов «Инжекторкар»

Написать комментарий