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;
- также 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.
Стандарт ОBD-II.
Разработка требований и рекомендаций по стандарту OBD-II велась при поддержке агентства по защите окружающей среды при правительстве США ЕРА (Environmental Protection Agency) при участии Международного общества автомобильных инженеров SAE. Стандарт OBD-II предусматривает более точное управление двигателем, трансмиссией, каталитическим нейтрализатором. Доступ к системной информации контроллера управления осуществляется не только специализированными, но и универсальными сканерами. С 1996 г. все продаваемые в США автомобили стали соответствовать требованиям OBD-II.
В Европе правила стандарта EOBD (European On Board Diagnostic) вступили в силу с 1 января 2000 г.
В рамках международного комитета по стандартизации был принят стандарт ISO 15 031 «Дорожные транспортные средства. Диагностирование. Обмен данными между диагностическим оборудованием и автомобилем».
В данный 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 линиям передачи данных диагностики:
- ISO 9141-2, который определяет применение для передачи информации по двум линиям К и L: диагностическая информация проходит по линии К, 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;
- SAE J1850, определяющий шину обмена данными класса В со скоростью передачи данных от 10 до 100 Кбит/с. Использование протокола этого стандарта делится на две линии — высокоскоростную со скоростью 41,6 Кбит/с и с широтно-импульсной модуляцией по двум проводам, и низкоскоростную линию (скорость 10,4 Кбит/с), кодированную импульсами переменной длительности по однопроводной схеме.
Европейским аналогом стандарта OBD II является стандарт EURO OBD, который применяет протокол Keyword protocol 2000 (KWP2000).
Стандартом OBD II определен диагностический разъем (рис.3.1), выводы которого соответствуют рис. 1
Рис. 1. Схема диагностического разъема OBD II:
1, 3, 8, 9, 11,12, 13 – На усмотрение производителя автомобиля;
2 – SAE J 11850 Bus+;
4 – Масса кузова;
5 – Масса сигнальная;
6 – CAN High (SAE J2284);
7 – ISO 9141-2 линия обмена данными К-Line;
10 – SAE J1850 Bus;
14 – CAN Low(SAE J2284);
15 - ISO 9141-2 (линия обмена данными L-Line;
16 – Плюс аккумуляторной батареи.
С применением стандартов EOBD и OBD-II процесс диагностирования электронных систем автомобиля унифицирован, и можно один и тот же сканер без специальных адаптеров применять для тестирования электронных систем управления автомобилей всех марок.
Требования стандарта OBD-II предусматривают:
- стандартный диагностический разъем;
- 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 как «замороженный» кадр;
- контрольная проверка (мониторинг) бортовыми диагностическими средствами компонентов, отказ которых может привести к увеличению 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.
Обмен информацией между сканером и микропроцессорными системами автомобиля производится согласно международному стандарту ISO 1941 и стандарту SAE J1850. Стандарт SAE J1979 устанавливает список кодов неисправностей и рекомендуемую практику программных режимов работы для диагностического сканера.
В соответствии с требованиями стандарта OBD-II бортовая диагностическая система должна обнаруживать ухудшение работы средств очистки токсичных 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 СО или углеводородов СН в отработавших газах на выходе каталитического нейтрализатора. Такие же процедуры применяются и к другому оборудованию, неисправность которого может привести к увеличению токсичных выбросов.
Структура программного обеспечения систем ОBD-II
Программное обеспечение контроллера управления двигателем современного автомобиля многоуровневое.
Первый уровень — программное обеспечение функций управления (например, реализация впрыскивания топлива).
Второй уровень — программное обеспечение функции электронного резервирования основных сигналов управления при отказе управляющих систем.
Третий уровень — бортовая самодиагностика и регистрация неисправностей в основных электрических и электронных узлах и блоках автомобиля.
Четвертый уровень — диагностика и самотестирование в тех системах управления двигателем, неисправность в работе которых может привести к увеличению выбросов автомобильных вредных веществ в отработавших газах в окружающую среду. Диагностика и самотестирование в системах OBD-II осуществляется подпрограммой четвертого уровня, которая называется подпрограмма DE (Diagnostic Executive — исполнитель диагностики). Эта подпрограмма с помощью специальных устройств, проводящих мониторинг отдельных параметров, называемых тест или анализатор (emission monitor EMM), контролирует до семи различных систем автомобиля, неисправность в работе которых может привести к увеличению токсичности выбросов. Остальные датчики и исполнительные механизмы, не вошедшие в эти семь систем, контролируются восьмым анализатором ССМ (<="" i="">. Подпрограмма DE выполняется в фоновом режиме, когда контроллер управления не занят выполнением основных функций управления. Все восемь упомянутых мини-программ или контрольных наблюдений осуществляют постоянный контроль бортового оборудования автоматически.
Каждая мини-программа может тестировать во время движения автомобиля только один раз, т. е. во время цикла «ключ зажигания включен — двигатель работает — ключ выключен» при выполнении определенных условий. Критерием начала тестирования могут быть: время после запуска двигателя, частота вращения коленчатого вала двигателя, скорость автомобиля, положение дроссельной заслонки и т. д.
Многие тесты мониторинга ЕММ выполняются на прогретом двигателе. Производители автомобилей по-разному нормируют это условие: например, для автомобилей фирмы «Форд» (США) норма означает, что температура двигателя превышает 70 °С и в течение поездки она повысилась не менее, чем на 20 °С.
Подпрограмма DE устанавливает порядок и очередность проведения тестов:
- отмененные тесты — подпрограмма DE выполняет некоторые вторичные тесты по программному обеспечению второго уровня только, если прошли первичные тесты первого уровня, в противном случае тест не выполняется, т. е. происходит его отмена;
- конфликтующие тесты — одни и те же датчики и компоненты системы управления должны быть использованы разными тестами мониторинга. Подпрограмма DE не допустит проведения двух тестов одновременно, задерживая очередной тест до конца выполнения предыдущего;
- задержанные тесты (тесты мониторинга) — имеют различный приоритет. Подпрограмма DE задержит выполнение теста с более низким приоритетом, пока не выполнит тест с более высоким приоритетом.
В зависимости от типа контроллера управления ССМ может контролировать следующие устройства:
- датчик массового расхода воздуха;
- датчик температуры охлаждающей жидкости;
- датчик температуры всасываемого воздуха;
- датчик положения дроссельной заслонки;
- датчик положения коленчатого вала;
- датчик положения распределительного вала;
- бензонасос.
Обычно подпрограмма DE включает индикатор неисправности (лампу MIL) после обнаружения неисправности в двух поездках подряд.
С помощью сети ЕММ подпрограмма DE контролирует подсистемы автомобиля, неисправность которых может увеличить количество выбрасываемых в окружающую среду токсичных веществ. Устройства мониторинга ЕММ способны обнаружить ухудшение характеристик обслуживаемых подсистем, приводящее к превышению норм на токсичность в 1,5 раза. Устройства тестирования (их иногда называют мониторами) ЕММ контролируют:
- каталитический нейтрализатор;
- датчики кислорода, установленные до и после нейтрализатора отработавших газов;
- пропуски воспламенения;
- дозирующую топливо систему;
- систему улавливания паров топлива;
- систему рециркуляции отработавших газов;
- систему подачи воздуха в выпускной коллектор.
