Примером информационного бортового средства является блок индикации бортовой системы контроля.
Блок индикации предназначается для контроля и информировании о состоянии отдельных изделий и систем. Он представляет собой электронную систему диагностирования звуковой и светодиодной сигнализации о состоянии износа тормозных колодок, пристегнутых ремнях безопасности, уровне омывающей, охлаждающей и тормозной жидкости, а также об уровне масла в картере двигателя, аварийном давлении масла, незакрытых дверях салона, неисправности ламп габаритных огней и сигнала торможения.
Блок находится в одном из пяти режимов: выключено, ждущий режим, тестовый режим, предвыездной контроль и контроль параметров при работе двигателя.
Режим тестирования включается после поворота ключа в выключателе зажигания в положение «зажигание». При этом на 4 ± 2 секунды включается звуковой сигнал и все светодиодные сигнализаторы для проверки их исправности. Одновременно контролируются неисправности по датчикам уровней охлаждающей, тормозной и омывающей жидкостей и запоминается их состояние. До окончания тестирования сигнализация состояния датчиков отсутствует.
После окончания тестирования следует пауза, и блок переходит в режим «предвыездной контроль параметров». При этом в случае наличия неисправностей, блок работает по следующему алгоритму:
- светодиодные сигнализаторы параметров, вышедших за пределы установленной нормы, начинают мигать в течение 8 ± 2 секунд, после чего горят постоянно до выключения замка зажигания;
- синхронно со светодиодами включается звуковой сигнализатор, который выключается через 8 ± 2 секунд.
Если в процессе движения автомобиля возникает неисправность, то включается алгоритм «предвыездной контроль параметров».
Если в течение 8 ± 2 секунд после начала световой и звуковой сигнализации появится еще один или несколько сигналов «неисправность», то мигание преобразуется в постоянное горение и алгоритм индикации повторится.
Также, кроме системы встроенного диагностирования на автомобилях широко применяется набор датчиков и сигнализаторов аварийных режимов, которые предупреждают о возможном состоянии перед отказом или о возникновении скрытых неисправностей.
Программируемые, запоминающие встроенные средства диагностирования или самодиагностирования отслеживают и заносят в память информацию о неисправностях электронных систем для считывания ее с помощью авто-сканера через диагностический разъем и контрольного табло «Check engine», звуковой или речевой индикации о предотказном состоянии изделий или системы. Диагностический разъем используется и для подключения мотор-тестера.
Водитель информируется о неисправности с помощью контрольной лампы «Check engine», расположенной на панели приборов.
Алгоритм работы программируемой диагностической системы заключается в следующем. При включении замка зажигания диагностическое табло загорится и, пока двигатель еще не работает, происходит проверка исправности элементов системы. После пуска двигателя табло гаснет. Если оно продолжает светиться, то обнаружена неисправность. При этом код неисправности заносится в память контроллера управления. Причину включения табло выясняют при первой же возможности. Если неисправность устраняется, то контрольное табло или лампа гаснет через 10 секунд, но код неисправности будет храниться в энергонезависимой памяти контроллера. Эти коды, хранящиеся в памяти контроллера, при проведении диагностирования высвечиваются каждый по три раза.
Методы бортовой диагностики неразрывно связаны с развитием конструкции автомобилей и двигателей внутреннего сгорания. Первыми устройствами бортовой диагностики на автомобилях были:
- сигнализаторы снижения давления масла в двигателе, превышения температуры охлаждающей жидкости, минимального количества топлива в баке и т. д.
- указательные приборы измерения давления масла, температур охлаждающей жидкости, количество топлива в баке;
- бортовые системы контроля, которые позволяли осуществлять предвыездной контроль основных параметров двигателя внутреннего сгорания, износов тормозных колодок, пристегнутых ремней безопасности, исправности светотехнических приборов.
С появлением на автомобилях генераторов переменного тока и зарядки аккумуляторных батарей, появились сигнализаторы контроля заряда батареи, а с появлением на борту автомобилей электронных устройств и систем были разработаны методы и встроенные электронные системы самодиагностики.
Система самодиагностики, интегрированная в контроллере электронной системы управления двигателем, силовым агрегатом, антиблокировочной системы тормозов, проверяет и контролирует наличие сбоев в работе и погрешности их измеряемых режимных параметров. Обнаруженные сбои и погрешности в работе в виде специальных кодов заносятся в энергонезависимую память контроллера управления и высвечиваются в виде прерывистого светового сигнала на щитке приборов автомобиля.
Во время технического обслуживания эта информация может быть проанализирована с помощью внешних диагностических устройств.
Система самодиагностики осуществляет контроль входных сигналов от датчиков, контроль выходных сигналов из контроллера на входе исполнительных механизмов, контроль передачи данных между блоками управления электронных систем с помощью мультиплексных цепей, контроль внутренних рабочих функций блоков управления.
Контроль входных сигналов от датчиков осуществляется путем обработки этих сигналов на наличие сбоев, коротких замыканий и обрывов в цепи между датчиком и контроллером управления. Функциональность системы обеспечивается путем:
- контроля подачи напряжения питания к датчику;
- анализа зарегистрированных данных на соответствие установленному диапазону параметра;
- проведения проверки на достоверность регистрируемых данных при наличии дополнительной информации (например сравнение значения частоты вращения коленчатого и распределительного валов);
- проверки системных действий контуров регулирования (например, датчиков положения педали газа и дроссельной заслонки), в связи с чем их сигналы могут корректировать друг друга и сравниваться между собой.
Контроль выходных сигналов исполнительных механизмов, их соединений с контроллером на наличие сбоев, обрывов и коротких замыканий осуществляется:
- аппаратным контролем контуров выходных сигналов оконечных каскадов исполнительных механизмов, проверяемых на короткие замыкания и обрывы соединительной проводки;
- проверка системных действий исполнительных механизмов на достоверность.
Контроль передачи данных контроллером управления по линии CAN осуществляется проверкой временных интервалов управляющих сообщений между блоками управления агрегатами автомобиля. Дополнительно принятые сигналы избыточной информации проверяются в блоке управления, как и все входные сигналы.
В контроль внутренних функций контроллера управления для обеспечения правильной работы заложены функции аппаратного и программного контроля (например, логические модули в оконечных каскадах).
Возможна проверка работоспособности отдельных компонентов контроллера (например, микропроцессора, модулей памяти). Эти проверки регулярно повторяются во время рабочего процесса осуществления функции управления. Процессы, требующие очень высокой вычислительной мощности (например, постоянной памяти), у контроллера управления бензиновых двигателей контролируются на выбеге коленчатого вала в процессе остановки двигателя.
С применением на автомобилях микропроцессорных систем управления силовыми и тормозными агрегатами появились бортовые компьютеры контроля электрического и электронного оборудования и встроенные в контроллеры управления системы самодиагностики.
Во время обычной эксплуатации автомобиля бортовой компьютер периодически тестирует электрические и электронные системы и их компоненты.
Микропроцессор контроллера управления заносит специфический код неисправности в энергонезависимую память КАМ (Keep Alive Memory), которая способна сохранять информацию при отключении бортового питания. Это обеспечивается подключением микросхем памяти КАМ отдельным кабелем к аккумуляторной батарее или применением малогабаритных подзаряжаемых аккумуляторов, размещенных на печатной плате контроллера управления.
Коды неисправностей условно делят на «медленные» и «быстрые».
Медленные коды. При обнаружении неисправности ее код заносится в память и включается лампа «check engine» на панели приборов. Выяснить, какой это код, можно одним из следующих способов в зависимости от конкретной реализации контроллера:
- светодиод на корпусе контроллера периодически вспыхивает и гаснет, передавая таким образом информацию о коде неисправности;
- необходимо соединить проводником определенные контакты диагностического разъема, и лампа на табло начнет периодически мигать, передавая информацию в коде неисправности;
- необходимо 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 две цифры, смысловое значение которых затем расшифровывается по таблице неисправностей, входящей в состав эксплуатационных документов автомобиля. Длинными вспышками (1,5 с) передается старшая (первая) цифра кода, короткими (0,5 с) — младшая (вторая). Между цифрами пауза несколько секунд. После обнаружения неисправности ее необходимо выяснить, т. е. определить отказ датчика, разъема, проводки, крепления.
Медленные коды просты, надежны, не требуют дорогостоящего диагностического оборудования, но малоинформативны. На современных автомобилях такой способ диагностирования используется редко.
Быстрые коды обеспечивают выборку из памяти контроллера большого объема информации через последовательный интерфейс. Интерфейс и диагностический разъем используются при проверке и настройке автомобиля на заводе-изготовителе, он же применяется и при диагностике. Наличие диагностического разъема позволяет, не нарушая целостности электрической проводки автомобиля, получать диагностическую информацию от различных систем автомобиля с помощью сканера или мотор-тестера.
