Бортові системи самодіагностики
Загальнахарактеристика
Система бортовоїсамодіагностики (СД) є складовою частиною систем керування двигуном та агрегатамиавтомобіля. Система СД може бути інтегрована в окремі системи керування(двигуном, паливною системою, трансмісією, ABS) або реалізована на базіцентрального бортового комп’ютера, який контролює функціонування декількохсистем керування одночасно. Необхідність впровадження систем СД пов’язана зпідвищенням складності й вартості електронних автомобільних систем та зпідвищенням витрат на проведення діагностичних операцій традиційними методами.
Система СДконтролює за стан датчиків системи керування, впливає на функціонуваннявиконавчих пристроїв, повідомляє водія (оператора) про наявність несправності,локалізує та ідентифікує несправність під час її проявлення, виконує захисніфункції (рис. 1).
Функціонуваннясистеми СД полягає у постійному порівнянні електричних сигналів (параметрів)кіл електронного блоку керування (ЕБК) з переліком контрольованих параметрів,які занесені до пам’яті ЕБК. В пам’яті ЕБК для порівняння зберігаються верхні інижні значення (рівні) сигналів, кількість помилкових сигналів за певний періодчасу, недостовірні комбінації сигналів, рівні сигналів за межами адаптивнихзначень. Якщо параметр, який порівнюється (перевіряється), має недопустимі абонедостовірні значення то до пам’яті ЕБК заноситься несправність у виглядівідповідного коду. При необхідності код несправності може буди вилученийоператором для ідентифікації несправності та подальшої її локалізації та усунення.
Під час роботи системи керування у справномустані параметри сигналів мають допустимі значення, які знаходяться у межахробочого діапазону (від верхнього до нижнього рівня). Недопустимі значеннямають місце при несправному стані системи та виходять за межі робочогодіапазону.
/>
/>
Рис.2. Функції бортової системисамодіагностики
Недостовірні сигнали не виходять за межізначень робочого діапазону, але не можуть мати місце на заданомурежимі функціонування системи у справному її стані. Так на приклад, двигунпрацює на потужнісному режимі, а значення сигналу датчика положення дросельноїзаслінки відповідають її зачиненому стану або значення сигналу датчика масовоївитрати повітря вказує на малу витрату повітря.
Процессамодіагностики має ряд обмежень, які обумовлені неможливістю або недоцільністюлокалізації несправності без участі оператора.
1. Визначеннянесправності відбувається тільки при наявності відповідного коду несправності убібліотеці даних системи СД.
2. Вилученнякодів несправностей можливо тільки за умовами, які передбачені у програмідіагностування системи СД.
Несправності тапошкодження механічного характеру, які не підтверджуються реакцією електричнихдатчиків, не охоплюються системою СД.
4. Несправностіта пошкодження вторинного кола системи запалювання не охоплюються системою СД(за винятком систем останнього покоління).
5. Коднесправності зазвичай визначає несправність у певному колі системи, але недозволяє локалізувати місце пошкодження.
6. Несправностіелектрообладнання (особливо високовольтних кіл) можуть призводити до генерації(випромінювання) електромагнітних перешкод та викликати помилкові кодинесправностей. Це також може привести до неадекватної реакції системи керуванняв цілому.
7. Не кожна система СД здатна реагувати на «загальмовані» сигнали датчиків(відсутність відповідної реакції датчика на зміну вимірюваної фізичної величини).
8. Не кожнасистема СД здатна визначити недостовірні сигнали, параметри яких знаходяться вмежах допустимих значень.
Вилученнядіагностичної інформації
Вилученнядіагностичної інформації (кодів несправностей) оператором здійснюється задопомогою індикаторів у якості яких в різних системах СД використовуютьсяконтрольна лампа СЕ, що міститься на панелі приладів у салоні автомобіля;світодіод (або два різного кольору), який міститься у корпусі ЕБК; пристрійзчитування кодів несправностей (сканер), що підключається до діагностичногорознімання системи керування.
Реакція засобівіндикації може свідчити про справність системи СД (при вмиканні запалювання),встановлювати факт наявності несправності у системі керування (під час рухуавтомобіля) та визначати код, який локалізує несправність (при діагностуваннісистеми керування).
Перша процедуравиконується при вмиканні запалювання. В цьому випадку індикатор засвічується, апісля запуску двигуна (або після фіксованого часу) гасне. Постійне горінняіндикатору після пуску двигуна або в процесі експлуатації автомобіля вказує нанаявність несправності в системі керування. Третій режим індикації ініціюєтьсяоператором для зчитування коду несправності після встановлення факту їїнаявності.
Розрізнюють «повільні» коди, які регіструютьза допомогою лампи СЕ, або світо діода, та «швидкі» двійкові коди, якізчитуються за допомогою сканеру з подальшим їх повільним відтворенням на таблоу вигляді десятинного числа.
Процедура вилучення «повільних» кодів полягаєу наступному. На діагностичному розніманні або розніманні ЕБК перемикаютьвизначені виводи, що ініціює надходження коду на індикатор. Код відтворюється увигляді спалахів індикатора з певною тривалістю та періодичністю. Якщо всистемі керування не передбачено лампи СЕ або вмонтованого світодіода, як індикаторвикористовується зовнішній світодіодний пробник або вольтметр, які підключаютьсядо визначених виводів діагностичного рознімання або рознімання ЕБК. Формати тасистема «повільного» кодування можуть бути різними (рис. 3)
Для зчитування «швидких» кодів сканерпідключають до діагностичного рознімання та натискуванням на відповідну клавішувикликають інформацію на табло пристрою. Коди, що зчитуються та перетворюютьсяза допомогою сканера, мають різні формати (кількість цифр та знаків у номерікоду) і можуть співпадати або не співпадати з «повільними» кодами, якщо усистемі СД передбачено обидві форми кодового надання.
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
а /> /> /> /> />
б />
Рис.3. Приклад форматів повільних кодів: а1223 – з однаковою тривалістю спалахів; б 12, 23 – з різною тривалістю спалахів
Після локалізації та усунення несправностівиконується стирання кодів з пам’яті ЕБК. Існує декілька методів (залежно відвиробника системи керування та часу її впровадження) очищення пам’яті від кодівнесправностей. Спочатку в системах СД коди автоматично знищувались привимиканні запалювання, потім ЕБК було забезпечено безперебійною напругою живленняі коди та інші дані пам’яті ЕБК зберігалися після вимикання запалювання.
В цьому випадку стирання кодів виконувалося задопомогою сканерів або перемиканням відповідних виводів рознімання ЕБК.Знищення кодів також можна домогтися від’єднанням клеми АКБ або рознімання відЕБК. У деяких сучасних системах керування використовується довгочасна пам’ять,яка дозволяє зберігати інформацію про несправності навіть після відключення живленнявсієї системи. Стирання кодів у таких системах здійснюється тільки за допомогоюсканерів.
Фірмами-виробниками діагностичногоустаткування розроблено декілька видів сканерів з різним функціональнимнаповненням. Умовно пристрої такого типу можна поділити на три покоління.
Сканери першого покоління виконують функціїінтерфейса, який зчитує «повільні» коди та перетворює їх до вигляду десятинногоповідомлення. За їх допомогою також виконується стирання кодів з пам’ятісистеми.
Сканери другого покоління, крім перелічених,мають додаткову функцію, що полягає в зчитуванні «швидких» кодів таперетворенні їх у текстові діагностичні повідомлення.
Сканери третього покоління отримали назвудіагностичних комп’ютерів. Такі прилади крім забезпечення безпосередніх функційзчитувача кодів додатково дозволяють спостерігати за поточною інформацією з датчиківта виконавчих пристроїв системи; тестувати (активізувати) виконавчі пристрої;перекодувати ЕБК; виконувати регулювальні операції; забезпечувати записпоточної інформації.
Додатковіфункції системи
Діагностична інформація, яка формується усистемі СД, використовується не тільки для пасивного повідомлення водія чиоператора про наявність та вид несправності, але й активно впливає на несправнусистему керування, нормалізуючи її роботу. Такий автоматичний вплив (аварійнийрежим) необхідний для забезпечення працездатності автомобіля на режимах,близьких до оптимальних, доки несправності буде усунено.
Якщо виникає несправність кола будьякого-датчика система СД разом із записом коду несправності і вмиканням лампиСЕ забезпечує заміщення відсутнього сигналу (сигналу, параметри якого вийшли замежі допустимих значень на певний період часу). Сигнал, який втрачено, в цьомуразі, формується на підставі аналізу даних від інших датчиків системикерування, які непрямо (у першому наближенні) відтворюють втрачену інформацію.Заміщення сигналів деяких датчиків відбувається шляхом вилучення їх значень безпосередньоз пам’яті ЕБК. При несправностях кіл основних датчиків (наприклад датчикположення колінчастого валу у системі керування двигуном) система СД забезпечуєфіксований обмежений режим роботи або зупиняє ДВЗ доки несправність будеусунено.
У процесі експлуатації автомобіля відбуваєтьсяпоступове зношення деталей об’єкта керування, датчиків та виконавчих пристроївсистеми керування. Як наслідок це викликає відхилення від оптимальних режимівпроцесу керування об’єктом. Такі відхилення також можуть виникати в результатізаміни окремих елементів системи, якщо параметри елемента, який замінюється, неє ідентичними. Система СД при таких відхиленнях не переходить до аварійногорежиму та не сигналізує про несправність аж доки значення структурнихдіагностичних параметрів не вийдуть за межі допустимих. Таким чиномвідбувається поступове погіршення вихідних параметрів об’єкта керування(підвищення токсичності, зниження активної потужності та паливної економічності).
Ці недоліки можна усунути в системах керуваннязі зворотнім зв’язком по вихідному параметру (системи керування двигуном здатчиками кисню, детонації). Зворотний зв’язок дозволяє реалізувати адаптивнийрежим системи СД, який полягає в корегуванні базових даних, що містяться вхарактеристичних картах ЕБК, у відповідності зі зміною вихідних параметріввідносно їх оптимальних значень.
Слід зазначити, що процес адаптації, якийреалізує система СД, може виключити функціонування системи в аварійному режиміу випадку, коли з датчиків системи надходять недостовірні сигнали. Щоб уникнутицього недоліку, в пам’яті ЕБК встановлюється кількісна характеристика длякорегуючих коефіцієнтів, яка визначає максимально допустиме співвідношення міжскорегованим та базовим значенням параметра (рівні сигналів за межамиадаптованих значень).
Змістдіагностичної інформації
Діагностична інформація у багатьох випадкахнадається у вигляді десятинних кодів на табло сканера, а потім розшифровуєтьсяза допомогою таблиць несправностей. За змістом перелік діагностичнихповідомлень умовно можна поділити на декілька груп: процедурні повідомлення;повідомлення про несправності елементів системи або їх кіл; характеристикасигналу; несправності окремих систем; відхилення процесів. Безвідносно до бортуконкретного автомобіля (системи керування) наведемо приклади діагностичнихповідомлень по групах. Процедурні повідомлення:
— початок діагностування;
— кінець діагностування;
— кінець виводу кодів несправностей;
— ЕБК невірно закодовано;
— робота двигуна не можлива;
— виконайте операції – «запалювання увімкнено,двигун не працює»;
— запустить двигун, натисніть на педальакселератора, оберти мають перевищити 2500 хв-1;
— процедура діагностування;
— усуньте несправності, коди яких слідкують закодом 998;
— спроба запуску, коли інфрачервона системазаблокована;
— підвищена температура в корпусі ЕБК;
— контрольні оберти двигуна занадто низькі;
— помилка при проведенні самодіагностики;повторити процедуру.
Повідомлення про несправності елементів системита їх кіл поєднують несправності датчиків, ЕБК, виконавчих пристроїв:
— вимикач дросельної заслінки;
— датчик детонації;
— датчик температури охолоджуючої рідини;
— датчик кута повороту колінчастого валу;
— регулятор концентрації СО;
— датчик абсолютного тиску;
— датчик масової витрати повітря;
— датчик ідентифікації циліндрів;
— датчик кисню;
— термістор вентилятора охолодження;
— електронний перетворювач тиску;
— клапан керування обертами неробочого ходу;
— форсунки (по номерах);
— керування кондиціонером;
— автоматична коробка передач (датчикшвидкості);
— реле паливного насоса;
— соленоїдний клапан вугільного фільтра;
— пускова форсунка;
— розподільник запалювання;
— клапан рециркуляції відпрацьованих газів;
— нагрівач датчика кисню;
— вторинний вакуумний клапан;
— комутатор запалювання;
— лампа контролю СЕ;
— октан-коректор;
— котушка запалювання;
— електронний вакуумний регулятор;
— вентилятор з електроприводом;
— виконавчий механізм керування правимрозподільним валом;
— несправність внутрішнього кола ЕБК;
— електронний блок керування;
— постійна пам’ять ЕБК;
— несправність оперативної пам’яті ЕБК.
Сигнали параметри, яких свідчать пронесправність (мають недопустимі або недостовірні значення):
— сигнали запалювання (випередженнязапалювання);
— сигнал від стартера;
— сигнал від вимикача режиму неробочого ходу;
— сигнал від датчика абсолютного тиску;
— сигнал датчика системи запалювання(кількість кутових імпульсів на оберт диска не дорівнює 58);
— контрольні оберти;
— опорна напруга ЕБК;
— сигнал упорскування палива від автоматичноїкоробки передач;
— сигнал тиску наддування;
— при обертанні двигуна нема сигналу про числообертів;
— сигнал про навантаження відсутній абопомилковий;
— сигнал про навантаження двигуна, низьканапруга;
— сигнал від інтеркулера;
— сигнал інфрачервоного блоку керування;
Повідомлення про несправності, щоідентифікуються за вихідними параметрами систем:
— система керування моментом запалювання;
— напруга живлення ЕБК;
— система сигналізації;
— система ідентифікації циліндрів;
— система рециркуляції відпрацьованих газів;
— спізнювання (випередження) системикруіз-контроль;
— паливна система (система паливних форсунок);
— несправність системи імпульсної подачіповітря;
— електронна система зворотної подачі різниціповітря;
— система впуску зі змінним резонансом;
— система вторинного повітряного насоса;
— несправність системи імобілайзера;
— система електроживлення (АКБ).
Діагностичні повідомлення про відхиленняробочих процесів у системах:
— відсутня рециркуляція відпрацьованих газів;
— нема підвищення контрольних обертів;
— втрата потужності – циліндр №1;
— суміш у режимі неробочого ходу занадтозбіднена (збагачена);
— тиск відпрацьованих газів занадто високий;
— пропуски запалювання у циліндрі №1;
— тиск наддування на неробочому ході вище(нижче) норми.
Якщо у систему керування інтегрованапідсистема імобілайзера, в системі діагностики додатково можуть формуватисяповідомлення такого змісту: кодове слово не зареєстровано; ідентифікаційніномери не підходять.