7.1.5. Самодиагностика систем электронного управления OBD
В состав системы OBD входят несколько диагностических устройств, производящих
мониторинг отдельных параметров систем снижения токсичности и фиксирующих выявленные
отказы в памяти бортового процессора в виде индивидуальных кодов неисправностей.
Система производит также проверку датчиков и исполнительных устройств, контролирует
циклы обслуживания транспортного средства, обеспечивает возможность запоминания
даже кратковременно возникающих в процессе работы сбоев и очистки блока памяти.
Все описываемые в настоящем Руководстве модели оборудованы системой бортовой
диагностики (OBD).
|
Основным элементом системы является бортовой процессор, чаще называемый электронным модулем управления (ЕСМ), либо модулем управления функционированием силового агрегата (РСМ) |
ECM/РСМ является мозгом системы управления двигателем. Исходные данные поступают
на модуль от различных информационных датчиков и других электронных компонентов
(выключателей, реле и т.д.). На основании анализа поступающих от информационных
датчиков данных, и в соответствии с заложенными в память процессора базовыми
параметрами, ECM/РСМ вырабатывает команды на срабатывание различных управляющих
реле и исполнительных устройств, осуществляя тем самым корректировку рабочих
параметров двигателя, и обеспечивая максимальную эффективность его отдачи при
минимальном расходе топлива.
Считывание данных памяти процессора OBD производится при помощи специального
сканера, подключаемого к диагностическому разъему считывания базы данных (DLC)
или с помощью вспомогательного светодиода, а также по кодам, высвечиваемым на
дисплее автоматического КВ.
Сведения о диагностических приборах
Проверка исправности функционирования компонентов систем впрыска и снижения токсичности отработавших газов производится при помощи универсального цифрового измерителя (мультиметра)Подключение мультиметра к разъемам блока управления двигателем посредством вспомогательного разветвителя
|
|
Использование цифрового измерителя предпочтительно по нескольким причинам.
Во-первых, по аналоговым приборам достаточно сложно (порой, невозможно), определить
результат показания с точностью до сотых и тысячных долях, в то время как при
обследовании контуров, включающих в свой состав электронные компоненты, такая
точность приобретает особое значение. Второй, не менее важной, причиной является
тот факт, что внутренний контур цифрового мультиметра, имеет достаточно высокий
импеданс (внутреннее сопротивление прибора составляет 10 мОм). Так как вольтметр
подсоединяется к проверяемой цепи параллельно, точность измерения тем выше,
чем меньший ток будет проходить через собственно прибор. Данный фактор не является
существенным при измерении относительно высоких значений напряжения (9 ÷
12 В), однако становится определяющим при диагностике выдающих низковольтные
сигналы элементов, таких, как, например, l-зонд, где речь идет об измерении
долей вольта.
Параллельное наблюдение параметров сигналов, сопротивлений и напряжений во всех
цепях управления возможно при помощи разветвителя, включенного последовательно
в разъем блока управления двигателем. При этом на выключенном, работающем двигателе
или во время движения автомобиля, производится измерение параметров сигналов
на клеммах разветвителя, из чего делается вывод о возможных дефектах.
Для диагностики электронных систем двигателя, автоматической трансмиссии, ABS,
SRS и прочих могут применяться специальные диагностические сканеры или тестеры
с определенным картриджем (если предусмотрен), универсальным кабелем и разъемом.
Кроме того, для этой цели можно применить дорогостоящий специализированный автомобильный
диагностический компьютер, специально разработанный для полной диагностики большинства
систем современных автомобилей (например,
ADC2000 фирмы Launch HiTech
).
Также, для этой цели можно применить сканеры и специализированные диагностические
анализаторы, например
FDS 2000, Bosch FSA 560 , KTS500
(0 684 400 500)
или обычный персональный компьютер со специальным
адаптером, кабелем (например,
комплект 1 687 001 439)
и установленной
программой броузером OBD II.
|
Бесплатную версию броузера OBD II для диагностики Вашего автомобиля Вы можете также скачать с сайта составителей настоящего Руководства arus.spb.ru. |
Некоторые сканеры, помимо обычных операций диагностики, позволяют, при соединении
с персональным компьютером, распечатывать хранящиеся в памяти блока управления
принципиальные схемы электрооборудования (если заложены), программировать противоугонную
систему, наблюдать сигналы в цепях автомобиля в реальном масштабе времени.
Необходимо провести несколько проверок на разных диагностических разъемах. В
первую очередь произведите проверку скважности импульса.
Диагностика электронных систем управления двигателем, впрыском и зажиганием, автоматическим кондиционером воздуха и ABS/ASR/ETS/ESP
Схема расположения и конструкция диагностических разъемов
Расположение диагностических разъемов
|
|
|
2 — 38-контактный разъем, если установлен
|
|
9-контактный разъем для диагностики системы управления по значению скважности импульса, с помощью прибора для измерения т.н. длительности замкнутого состояния контактов прерывателя (dwell-meter)
|
|
|
1 — Вывод TD коммутатора
|
|
Назначение контактов 38-контактного диагностического разъема
38-контактный диагностический разъем для извлечения мигающих кодов
|
|
|
Подключите провода согласно схеме. Провод, показанный прерывистой
линией, подключается к определенному выводу для диагностики определенной
системы (обратитесь к списку назначения контактов):
|
|
Клеммы разъема имеют следующее назначение:
| № вывода |
|
Назначение |
|
1
|
|
Масса, контур 31 (W12, W15, заземление электроники) |
|
2
|
|
Напряжение, контур 87 |
|
3
|
|
Напряжение, контур 30 |
|
4
|
EDS
|
Система электронного впрыска (дизельные двигатели) |
|
|
DFI
|
Впрыск топлива с электронным распределением (дизельные двигатели) |
|
|
IFI
|
Последовательный электронный впрыск топлива (дизельные модели) |
|
|
HFM-SFI
|
Система последовательного распределенного впрыска/зажигания HFM (двигатели 104) |
|
|
LH-SFI
|
Система последовательного распределенного впрыска LH (двигатели 104, 119, 120 [прав.]) |
|
|
ME-SFI
|
Система последовательного распределенного впрыска ME (двигатели 119, 120 [прав.]) |
|
5
|
LH-SFI
|
Система последовательного распределенного впрыска LH (двигатели 120 [лев.]) |
|
|
ME-SFI
|
Система последовательного распределенного впрыска ME (двигатели 120 [лев.]) |
|
6
|
ABS
|
Система антиблокировки тормозов |
|
|
ETS
|
Электронная антипробуксовочная система |
|
|
ASR
|
Регулировка пробуксовки при акселерации |
|
|
ESP
|
Программа электронной стабилизации |
|
7
|
ЕА
|
Электронная акселерация |
|
|
СС/ISC
|
Система управления скоростью/стабилизации оборотов холостого хода |
|
8
|
ВМ
|
Базовый модуль |
|
|
BAS
|
Тормозной ассистент |
|
9
|
ASD
|
Автоматическая блокировка дифференциала |
|
10
|
ЕТС
|
Электронное управление трансмиссией (АТ 722.6) |
|
11
|
ADS
|
Адаптивная система амортизации |
|
12
|
SPS
|
Чувствительная к скорости автомобиля система гидроусиления руля |
|
13
|
|
Сигнал TNA (бензиновые модели), двигатели LH-SFI |
|
|
|
Сигнал TN (бензиновые модели), двигатели HFM (ME)-SFI |
|
14
|
|
Сигнал, информации по скважности, двигатели 119, 120 LH-SFI (прав.) |
|
15
|
|
Сигнал, информации по скважности, двигатели 120 LH-SFI (лев.) |
|
|
IC
|
Комбинация приборов |
|
16
|
A/C
|
Система кондиционирования воздуха |
|
17
|
DI
|
Система зажигания с распределителем, двигатели 104, 119 и 120 (прав.) |
|
|
|
Сигнал TD (временнуе разделение) (дизельные модели) |
|
|
|
Сигнал TN, двигатели LH-SFI |
|
18
|
DI
|
Система зажигания с распределителем, двигатели LH-SFI |
|
19
|
DM
|
Диагностический модуль |
|
20
|
PSE
|
Пневматическое оборудование |
|
21
|
CF
|
Комфорт |
|
23
|
АТА
|
Противоугонная сигнализация |
|
24-27
|
|
Не используются |
|
28
|
PTS
|
Система Parktronic |
|
29
|
|
Не используется |
|
30
|
АВ
|
Подушки безопасности/натяжители ремней ETR (SRS) |
|
31
|
RCL
|
Дистанционное управление единым замком |
|
32-33
|
|
Не используются |
|
34
|
CNS
|
Система связи и навигации |
|
35-38
|
|
Не используется |
Расположение 16-контактного диагностического разъема (на моделях USA)
|
Идентификация клемм 16-контактного диагностического разъема системы бортовой диагностики (на моделях USA) |
Клеммы разъема имеют следующее назначение:
| № вывода |
Назначение |
|
1
|
— |
|
2
|
— |
|
3
|
Сигнал TNA |
|
4
|
Соединение с корпусом, клемма 31 |
|
5
|
Корпус - сигнальный вывод, клемма 31 |
|
6
|
Шина данных CAN высокий уровень |
|
7
|
Электроника двигателя (ME) |
|
8
|
Питание, кл. 87 |
|
9
|
Антипробуксовочная система (ETS) |
|
10
|
— |
|
11
|
Блок управления трансмиссией (ETC) |
|
12
|
Модуль активности (AAM - All Activity Module) |
|
13
|
Системы безопасности |
|
14
|
Шина данных CAN Низкий уровень |
|
15
|
IC приборная доска |
|
16
|
Плюс батареи через предохранитель. Под напряжением при любом положении замка зажигания, кл. 30 |
Измерение скважности импульса
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ |
|
|
Считывание и удаление мигающих кодов
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ |
||||
|
||||
Контроллер сопряжения персонального компьютера с бортовой системой самодиагностики OBD II по протоколам стандартов SAE (PWM и VPW) и ISO 9141-2
|
Контроллер не предназначен подключения
к бортовым системам самодиагностики первого поколения (OBD I)!
|
|
|
Стандарту VPW отвечают модели производства
компании GM, PWM - Ford, ISO 9141-2 - азиатские и европейские модели.
|
Общие данные
Схема организации контроллера сопряжения с бортовой системой самодиагностики OBD II
|
Рассматриваемое устройство представляет собой микроконтроллер, выполненный по технологии КМОП (CMOS). Устройство исполняет роль простейшего сканера и предназначено для считывания диагностических кодов и данных системы OBD II (обороты двигателя, температура охлаждающей жидкости и всасываемого воздуха, нагрузочные характеристики, расход поступающего в двигатель воздуха и т.п.) в рамках стандарта SAE J1979 через шину любого исполнения (PWM, VPW и ISO 9141-2).
Основное предназначение
Для подключения к компьютеру достаточно 3-жильного провода, подключение к диагностическому разъему осуществляется 6-жильным проводом. Напряжение питания подается на адаптер через 16-контактный диагностический разъем OBD.Рекомендации по применению
Для подключения устройства к автомобилю может быть использован неэкранированный кабель, длиной не более 1.2 м, что имеет особое значение при использовании протокола PWM. При использовании кабеля большей длины следует уменьшить сопротивление резисторов на входе устройства (R8 и R9 или R15). При использовании экранированного кабеля, экран следует отключить с целью снижения емкости.Кабель для подключение к последовательному порту компьютера также может быть неэкранированным. Устройство стабильно работает с кабелем длиной до 9 м. При значительно большей длине кабеля следует использовать более мощный коммуникатор RS 232.
Топология электрических соединений произвольна. При повышенной влажности применяйте дополнительные шунтирующие конденсаторы.
Бесплатное программное обеспечение (броузер) для считывания кодов и данных может быть скачано с сайтов производителей, либо сайта нашего издательства arus.spb.ru и предназначено для использования под DOS. Незначительный размер программного приложения в варианте «под DOS» позволяет вместить его на загрузочную дискету DOS и использовать даже на компьютерах, оснащенных несовместимым с DOS программным обеспечением. Необязательным условием является даже наличие в компьютере жесткого диска.
Общие принципы обмена данными
|
|
Если противное не оговорено особо, все числа приведены в 16-ричном формате (hex). |
Обмен данными идет по трехпроводному последовательному соединению без применения
инициализационного обмена служебными сообщениями (handshaking). Устройство прослушивает
канал на наличие сообщений, выполняет принимаемые команды и передает результаты
на персональный компьютер (PC), после чего немедленно возвращается в режим прослушивания.
Входящие в контроллер и исходящие из него данные организованы в виде цепочки
последовательно идущих друг за другом байтов, первый из которых является контрольным.
Обычно контрольный байт представляет собой число от 0 до 15 dec (в десятичном
исчислении) (или 0-F hex), описывающее количество следующих далее информационных
байтов. Так, например, 3-байтная команда будет выглядеть следующим образом:
03 (контрольный байт), 1-й байт, 2-й байт, 3-й байт.
Подобный формат используется как для входящих команд на опрос бортовой системы
самодиагностики, так и для исходящих сообщений, содержащих запрошенную информацию.
Следует заметить, что в контрольном байте используются лишь четыре младших бита,
- старшие биты зарезервированы под некоторые специальные команды и могут быть
использованы PC при инициализации соединения с контроллером и согласовании протокола
передачи данных, а также контроллером для контроля ошибок передачи. В частности,
в случае ошибки при передаче, контроллер производит установку старшего значащего
бита (MSB) контрольного байта в единицу. При успешной передаче все четыре старших
бита устанавливаются в ноль.
|
|
Существуют отдельные исключения из правил использования контрольного байта. |
Инициализация контроллера и бортовой системы самодиагностики
Для начала обмена данными PC должен произвести установку соединения с контроллером, затем инициализировать контроллер и канал данных OBD II.Установка соединения
После подсоединения контроллера к PC и диагностическому разъему OBD должна быть произведена его инициализация с целью предотвращения «зависаний», связанных с шумами в последовательных линиях в случае если их подсоединение было произведено до включения питания контроллера. Одновременно производится простейшая проверка активности интерфейса. В первую очередь посылается однобайтовый сигнал 20 hex, воспринимаемый контроллером как команда на установку соединения. В ответ контроллер вместо контрольного высылает единственный байт FF hex (255 dec) и переходит в режим ожидания приема данных. Теперь PC может переходить к инициализации канала данных.|
|
Данный случай является одним из немногих, когда контролер не использует контрольный байт. |
Инициализация
На данном этапе производится инициализация протокола, по которому будет производиться обмен данными, а в случае протокола ISO – инициализация бортовой системы. Обмен данными производится по одному из трех протоколов: VPW (General Motors), PWM (Ford) и ISO 9141-02 (азиатские/европейские производители).|
|
Существует множество исключений: так, например, при опросе некоторых моделей автомобилей Mazda может использоваться «фордовский» протокол PWM. Таким образом, при возникновении проблем передачи следует в первую очередь попытаться воспользоваться каким-либо другим протоколом. |
Выбор протокола производится передачей комбинации, состоящей из контрольного
байта 41 hex и следующего непосредственно за ним байта, определяющего тип протокола:
0 = VPW, 1 = PWM, 2 = ISO 9141. Так, например, по команде 41 02 hex производится
инициализация протокола ISO 9141.
В ответ контроллер высылает контрольный байт и байт состояния. Установка MSB
контрольного байта говорит о наличии проблем, при этом следующий за ним байт
состояния будет содержать соответствующую информацию. При успешной инициализации
высылается контрольный байт 01 hex, указывающий на то, что далее следует верификационный
байт состояния. В случае протоколов VPW и PWM верификационный байт представляет
собой простое эхо определяющего протокол байта (0 или 1, соответственно), при
инициализации протокола ISO 9141 это будет цифровой ключ, возвращаемый бортовым
процессором OBD и определяющий, какая именно из двух незначительно отличающихся
друг от друга версий протокола будет использоваться.
|
|
Цифровой ключ имеет чисто информационное
назначение. Следует заметить, что инициализация протоколов VPW и PWM происходит
значительно быстрее, так как требует лишь передачи соответствующей информации
контроллеру.
|
После установки соединения и инициализации протокола начинается штатный обмен данными, состоящими из поступающих от PC запросов и выдаваемых адаптером ответов.
Порядок обмена данными
Функционирование контроллера при использовании протоколов семейства ISO 9141-2 и SAE (VPW и PWM) происходит по несколько различным сценариям.Обмен по протоколам SAE (VPW и PWM)
При обмене данными по данным протоколам происходит буферизация лишь одного кадра данных, что означает необходимость конкретизации подлежащего захвату или возврату кадра. В некоторых (редких) случаях бортовой процессор может передавать пакеты, состоящие более чем из одного кадра. В такой ситуации запрос должен повторяться до тех пор, пока все кадры пакета не будут приняты.Запрос всегда формируется следующим образом: [Контрольный байт], [Запрос по стандарту SAE], [Номер кадра]. Как уже упоминалось выше, контрольный байт обычно представляет собой число, равное полному количеству следующих за ним байтов. Запрос оформляется в соответствии со спецификациями SAE J1950 и J1979 и состоит из заголовка (3 байта), последовательности информационных байтов и байта контроля ошибки (CRC). Заметим, что в то время как информация по запросу формируется в строгом соответствии со спецификациями SAE, потребителем контрольного байта и номера кадра является интерфейсный контроллер.
При успешном завершении процедуры ответное сообщение всегда имеет следующий формат: [Контрольный байт], [Ответ по стандарту SAE]. Контрольный байт, как и ранее, определяет количество следующих за ним информационных байтов. Ответ в соответствии с требованиями стандарта SAE состоит из заголовка (3 байта), цепочки информационных байтов и байта CRC.
При сбое высылается 2-байтное ответное сообщение : [Контрольный байт], [Байт состояния]. При этом в контрольном байте производится установка MSB. Четыре младших бита формируют число 001, свидетельствующее о том, что за контрольным следует единственный байт, - байт состояния. Данная ситуация может возникать достаточно часто, так как Спецификации допускают возможность невыдачи бортовым процессором данных, а также передачу неверных данных в случае, когда запрос не соответствует поддерживаемому производителями автомобиля стандарту. Возможна также ситуация, когда запрашиваемые данные отсутствуют в оперативной памяти процессора в текущий момент времени. Когда контроллер не получает ожидаемого ответа, или получает поврежденные данные, производится установка MSB контрольного байта, а следом за контрольным выдается байт состояния.
При коллизиях в шине интерфейс вырабатывает единственный байт 40 hex, являющийся контрольным байтом с обнуленным младшим битом. Подобная ситуация может возникать достаточно часто при загрузке автомобильной шины сообщениями более высокого чем у диагностических данных приоритета, - вычислительное устройство должно повторить исходный запрос.
Обмен по протоколам ISO 9141-2
Стандарт ISO 9141-2 используется большинством азиатских и европейских производителей автомобильной техники. Структура формируемого PC запроса мало чем отличается от используемой в стандартах SAE, с той лишь разницей, что адаптер не нуждается в информации о номере кадра и соответствующие данные присутствовать в пакете не должны. Таким образом, запрос всегда состоит из контрольного байта и следующей за ним цепочки информационных байтов, включающих в себя контрольную сумму. В качестве ответного сообщения контроллер просто ретранслирует сформированные бортовым процессором сигналы. Контрольный байт в ответном сообщении отсутствует, поэтому PC воспринимает поступающую информацию непрерывным потоком до тех пор, пока цепочка не прерывается паузой в 55 миллисекунд, сообщающей о завершении информационного пакета. Таким образом, ответное сообщение может состоять из одного или более кадров в соответствии с требованиями спецификаций SAE J1979. Контроллер не производит анализ кадров, не отбрасывает недиагностические кадры и т.д. PC должен собственными силами производить обработку поступающих данных с целью вычленения отдельных кадров путем анализа заголовочных байтов.|
|
Ответы на большинство запросов состоят из единственного кадра. |
Модификации контроллеров последних версий
|
|
Все информационные байты передаются в 16-ричном формате (hex). |
|
|
Символом XX означается неопределенный, зарезервированный или неопознанный байт. |
Ниже приведены основные отличия процесса передачи данных по протоколам SAE
и ISO 9141, характерные для интерфейсных контроллеров последних версий, а также
порядок передачи данных по протоколу ISO 14230:
1) Стандарт ISO 9141: Добавлен адресный байт;
2) Стандарт ISO 9141: Осуществляется возврат не одного, а
обоих ключевых байтов; (дополнительный байт возвращается также в режимах SAE,
однако здесь он не используется).
3) Добавлена поддержка протокола ISO 14230.
Установка соединения
Порядок установки соединения не изменился:| Отправка: | 20 |
| Прием:
|
FF |
Выбор протокола
Протокол выбирается в следующим образом:| VPW: | |
|
Отправка:
|
41, 00 |
|
Прием:
|
02, 01, XX |
|
PWM:
|
|
|
Отправка:
|
41, 01 |
|
Прием:
|
02, 01, XX |
|
ISO 9141:
|
|
|
Отправка:
|
42, 02, adr, где: adr - адресный байт (обычно 33 hex) |
|
Прием:
|
02, К1, К2, где К1, К2 - ключевые байты ISO
Или: 82, XX, XX (ошибка инициализации ISO 9141) |
|
ISO 14230 (быстрая инициализация):
|
|
|
Отправка:
|
46, 03, R1, R2, R3, R4, R5, где: R1 ÷ R5 - сообщение о начале запроса ISO 14230 на установку соединения, обычно R1 ÷ R5 = С1, 33, F1, 81, 66 |
|
Прием:
|
S1, S2, ………, где S1, S2, ……… - сообщение о начале ответа ISO 14230 на установку соединения |
|
|
Могут передаваться последовательно более одного ECU. В качестве ответа может использоваться отрицательный код ответа. |
Типичный положительный ответ выглядит следующим образом:
|
S1, S2, ……. = 83, F1, 10, С1, Е9, 8F, BD
ISO 14230 (медленная инициализация): |
Аналогично ISO 9141 |
Замечание и комментарии
Если планируется использование контроллера для передачи данных лишь по какому-либо одному или двум из протоколов, лишние компоненты могут быть исключены. Например, при организации схемы под протокол VPW (GM) в проводе подключения
контроллера к автомобилю потребуются лишь три жилы электропроводки (клеммы 16,
5 и 2).
Если не используется протокол PWM, могут быть исключены элементы R4, R6, R7,
R8, R9, R10, Т1, Т2 и D1.
При отказе от обмена по протоколу ISO исключению подлежат элементы: R15, R16,
R17, R18, R19, R21, Т4 и Т5.
Отказ от использования протокола VPW позволяет исключить следующие элементы:
R13, R14, R23, R24, D2, D3 и Т3.
Применены угольно-пленочные резисторы с 5-процентным допуском сопротивления.
Обратите внимание на отсутствие кнопки аварийной перезагрузки (RESET), - в случае
необходимости такая перезагрузка может быть произведена путем отсоединения контроллера
от автомобильного разъема (перезагрузка интерфейсного процессора произойдет
автоматически). Перезапуск программного обеспечения на PC приводит к повторной
инициализации интерфейса.