8.2. Система бортовой диагностики (OBD) - принцип функционирования и коды неисправностей. Сигналы в цепях управления
Сведения о диагностических приборахПроверка исправности функционирования компонентов систем впрыска и снижения токсичности отработавших газов производится при помощи универсального цифрового измерителя (мультиметра).
Использование при диагностике рассматриваемых систем цифрового мультиметра с высоким импедансом существенно повышает точность производимых в низковольтовом диапазоне измерений
|
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 применяются специальные диагностические сканеры или тестеры с определенным картриджем, предназначенные для работы с системой бортовой диагностики второго поколения OBD II, специальный сканер Subaru Select Monitor (SSM) или персональный компьютер со специальным кабелем и программой броузером OBD (www.obd-2.com, www.obd-2.de).
Универсальный адаптер K-L-line
 |
Подключение персонального компьютера к диагностическому разъему
 |
Универсальный адаптер K-L-line (www.autoelectric.ru), служит для согласования сигналов порта RS-232 и интерфейсов ISO-9141 (K-line) и ALDL. К разъемам адаптера могут подключаться различные кабели, необходимые для диагностики конкретной марки автомобиля. Установленные в адаптере переключатели и элементы индикации позволяют выбирать необходимые режимы работы и примерно оценивать работу выходных линий. Так, свечение зеленого светодиода с маркировкой L-line, свидетельствует о соединении линии L с корпусом автомобиля. Свечение красного светодиода с маркировкой K-line указывает на высокий потенциал, который присутствует в этот момент на линии К. При установленной связи с автомобилем мигание индикаторов может быть незаметно для глаза из-за высокой скорости обмена. Подключение к компьютеру производится непосредственно в 25-контактный COM-порт или с помощью “Кабеля RS-232 25 конт. - 9 конт.” в 9-контактный СОМ-порт.
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 и блоки управления, наблюдать сигналы в цепях автомобиля в реальном масштабе времени.
Бесплатную версию броузера OBD II для диагностики Вашего автомобиля Вы можете также скачать с нашего сайта arus.spb.ru
Считывание записанных в память системы самодиагностики кодов неисправностей на некоторых моделях может быть произведено также по индикатору “Проверьте двигатель” на приборной доске.
Назначение выводов диагностического разъема.
|
Диагностический разъем системы бортовой диагностики OBD II |
|
№ вывода |
Назначение |
|
1
|
Плюс батареи. Под напряжением при любом положении замка зажигания. |
|
4
|
Сигнал от блока управления к Subaru Select Monitor (тестер диагностики фирмы Subaru) |
|
5
|
Сигнал от Subaru Select Monitor к блоку управления |
|
6
|
Тактовый сигнал Subaru Select Monitor |
|
10
|
Линия К, ISO 9141 CARB |
|
12
|
Корпус - сигнальный вывод |
|
13
|
Соединение с корпусом |
Общее описание системы OBD II
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.
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). 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, 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-II производится при помощи специального сканера, подключаемого к 16-контактному диагностическому разъему считывания базы данных, расположенному под панелью приборов с водительской стороны автомобиля.
|
На отдельных моделях, считывание записанных в память системы самодиагностики кодов неисправностей может быть произведено при помощи лампы “Проверьте двигатель”. |
Считывание кодов неисправностей
Информационное содержание разрядов кода
| Характеристика |
Значение |
| Вида P 0 3 8 0 слева направо: |
|
| 1 |
разряд |
| P |
силовой агрегат |
| B |
кузов |
| С |
шасси |
| 2 разряд |
Источник кода |
| 0 |
стандартный – задаваемый SAE |
| 1 |
расширенный – задаваемый Subaru |
| 3 разряд |
Система |
| 0 |
система в целом |
| 1 |
подмешивания воздуха (air/fuel induction) |
| 2 |
впрыска топлива |
| 3 |
cистема зажигания или пропуски зажигания |
| 4 |
дополнительный контроль выпуска (auxillary emission control) |
| 5 |
скорость автомобиля и управление х.х. |
| 6 |
входные и выходные сигналы блока управления |
| 7 |
трансмиссия |
| 4,5 разряды |
Порядковый номер неисправности компонента или цепи (00-99) |
При выявлении неисправности, повторяющейся подряд в двух поездках, РСМ выдает
команду на включение вмонтированной в приборный щиток контрольной лампы “Проверьте
двигатель”, называемой также индикатором отказов.
Лампа будет продолжать гореть до тех пор, пока память системы самодиагностики
не будет очищена от занесенных в нее кодов выявленных неисправностей.
Если
лампа мигает с частотой 1 Гц
- система зарегистрировала
пропуски зажигания, могущие привести к повреждению каталитического преобразователя.
При включенном зажигании, остановленном двигателе и подключенном разъеме режима
проверки - лампа мигает с частотой 3 Гц.
Считывание кодов неисправностей в системе OBD-II может быть произведено различными
способами. Основным способом является считывание при помощи описанных выше приборов,
подключенных к диагностическому разъему.
 |
Разъем режима тестирования (1) и 16-контактный диагностический разъем базы данных (DLC) расположенный под панелью приборов, рядом с рулевой колонкой. Мигающий код может быть считан по контрольной лампе, после соединения тестового разъема, как показано на иллюстрации. |
Не запуская двигатель, включите зажигание, - контрольная лампа “Проверьте двигатель” должна загореться, в противном случае ее следует заменить, и погаснуть после запуска двигателя. Лампа может не гаснуть по причине неполностью закрытой пробки горловины топливного бака.
Проверив исправность состояния лампы и закрытое состояние пробки горловины, вновь прогрейте двигатель и выключите зажигание. Замкните тестовый разъем. Заведите автомобиль и проедьтесь 1 мин со скоростью более 10 км/час, поочередно включая все передачи. Остановитесь, не выключая двигатель. На 40 сек поднимите обороты до 2000 в мин. Считайте мигающие коды (обратитесь к Спецификациям).
Очистка памяти OBD
При занесении кода неисправности в память РСМ на приборном щитке автомобиля загорается контрольная лампа “Проверьте двигатель”. Код остается записанным в память модуля.
Для очистки памяти ЕСМ подключите к системе сканер и выберите в его меню функцию CLEARING COEDS (Удаление кодов). Далее следуйте указаниям, высвечиваемым на приборе, либо сразу же на 30 секунд извлеките из своего гнезда в монтажном блоке предохранитель EFI. Альтернативно очистка памяти системы может быть произведена путем снятия плавкой вставки (главного предохранителя системы бортового электропитания), можно также просто отсоединить от батареи положительный провод.
|
|
Не желательно производить очистку памяти OBD путем отсоединения отрицательного провода от батареи, так как это приведет к стиранию установочных параметров двигателя и нарушению стабильности его оборотов на короткое время после первичного запуска. |
|
Если установленная на автомобиле стереосистема оборудована охранным кодом, прежде чем отсоединять батарею удостоверьтесь в том, что располагаете правильной комбинацией для ввода аудиосистемы в действие! |
|
|
Отключение батареи также приводит к удалению настроек приемника на любимые радиостанции. |
|
|
Во избежание повреждения ЕСМ его отключение и подключение следует производить только при выключенном зажигании! |
Применение осциллографа для наблюдения сигналов в цепях систем управления
Цифровые мультиметры отлично подходят для проверки находящихся в статическом состоянии электрических цепей, а также для фиксации медленных изменений отслеживаемых параметров. При проведении же динамических проверок, выполняемых на работающем двигателе, а также при выявлении причин спорадический сбоев совершенно незаменимым инструментом становится осциллограф.
Некоторые осциллографы позволяют сохранять осциллограммы во встроенном модуле памяти с последующим выводом результатов на печать или перекачкой их на носитель персонального компьютера уже в стационарных условиях.
Осциллограф позволяет наблюдать периодические сигналы и измерять напряжение, частоту, ширину (длительность) прямоугольных импульсов, а также уровни медленно меняющихся напряжений.
Осциллограф может быть использован для:
Параметры периодических сигналов
|
Характеристики произвольного периодического сигнала |
Каждый, снимаемый при помощи осциллографа сигнал может быть описан при помощи следующих основных параметров:
Обычно характеристики неисправного устройства сильно отличаются от эталонных,
что позволяет оператору легко и быстро визуально выявить отказавший компонент.
Сигналы постоянного тока
- анализируется только напряжение
сигнала.
Сигналы подобного рода вырабатываются следующими устройствами:
|
Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя (ECT) |
|
Датчик температуры всасываемого воздуха (IAT) |
|
Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) |
|
Подогреваемый l-зонд (кислородный датчик) |
|
Измеритель объемного расхода потока воздуха (VAF) |
|
Измеритель массы воздуха (MAF) |
Сигналы переменного тока - анализируются амплитуда, частота и форма сигнала.
|
Датчик детонации (KS) |
|
Индуктивный датчик оборотов двигателя |
Частотно-модулированные сигналы - анализируются амплитуда, частота, форма сигнала и ширина периодических импульсов. Источниками подобных сигналов являются следующие устройства:
|
Индуктивный датчик положения коленчатого вала (CKP) |
|
Индуктивный датчик положения распределительного вала (CMP) |
|
Индуктивный датчик скорости движения автомобиля (VSS) |
|
Работающие на эффекте Холла датчики оборотов и положения валов |
|
Оптические датчики оборотов и положения валов |
|
Цифровые датчики термометрического измерения массы воздуха (MAF) и абсолютного давления во впускном трубопроводе (MAP) |
Сигналы, модулированные по ширине импульса (ШИМ) - анализируются амплитуда, частота, форма сигнала и скважность периодических импульсов. Источниками подобных сигналов являются следующие устройства:
|
Инжекторы топлива |
|
Устройства стабилизации оборотов холостого хода (IAC) |
|
Первичная обмотка катушки зажигания |
|
Электромагнитный клапан продувки угольного адсорбера (EVAP) |
|
Клапаны системы рециркуляции отработавших газов (EGR) |
Кодированная последовательность прямоугольных импульсов - анализируются амплитуда, частота, форма последовательности отдельных импульсов.
|
Сигнал кода неисправности модуля самодиагностики системы управления двигателем (код 1223) |
Интерпретация сигналов
Форма выдаваемого осциллографом сигнала зависит от множества различных факторов и может в значительной мере изменяться. В виду сказанного, прежде чем приступать к замене подозреваемого компонента в случае несовпадения формы снятого диагностического сигнала с эталонной осциллограммой, следует тщательно проанализировать полученный результат:
|
Цифровой сигнал |
|
Аналоговый сигнал |
Напряжение
|
|
Нулевой уровень эталонного сигнала нельзя
рассматривать в качестве абсолютного опорного значения, - “ноль” реального
сигнала, в зависимости от конкретных параметров проверяемой цепи, может
оказаться сдвинутым относительно эталонного (см. [1]) в пределах определенного
допустимого диапазона (см. [2] и [1]).
|
В цепях постоянного тока амплитуда сигнала ограничивается напряжением питания. В качестве примера можно привести цепь системы стабилизации оборотов холостого хода (IAC), сигнальное напряжение которой никак не изменяется с изменением оборотов двигателя.
В цепях переменного тока амплитуда сигнала уже однозначно зависит от частоты работы источника сигнала, так, амплитуда сигнала, выдаваемого датчиком положения коленчатого вала (CKP) будет увеличиваться с повышением оборотов двигателя.
В виду сказанного, если амплитуда снимаемого при помощи осциллографа сигнала оказывается чрезмерно низкой или высокой (вплоть до обрезания верхних уровней), достаточно лишь переключить рабочий диапазон прибора, перейдя на соответствующую шкалу измерения.
|
|
При проверке оборудования цепей с электромагнитным
управлением (например, система IAC) при отключении питания могут наблюдаться
броски напряжения (см. [4]), которые можно спокойно игнорировать при анализе
результатов измерения.
|
Частота
Частота повторения сигнальных импульсов зависит от рабочей частоты источника сигналов.
Форма снимаемого сигнала может быть отредактирована и приведена к удобному для анализа виду путем переключения на осциллографе масштаба временной развертки изображения.
|
|
При наблюдении сигналов в цепях переменного тока временная развертка осциллографа зависит от частоты источника сигнала (см. [3]), определяемой оборотами двигателя. |
Как уже говорилось выше, для приведения сигнала к удобочитаемому виду достаточно переключить масштаб временной развертки осциллографа.
В некоторых случаях характерные изменения сигнала оказываются развернутыми зеркально относительно эталонных зависимостей, что объясняется реверсивностью полярности подключения соответствующего элемента и, при отсутствии запрета на изменение полярности подключения, может быть проигнорировано при анализе.
Типичные сигналы компонентов систем управления двигателем
Современные осциллографы обычно оборудованы лишь двумя сигнальными проводами в купе с набором разнообразных щупов, позволяющих осуществить подключение прибора практически к любому устройству.
Красный провод подключен к положительному полюсу осциллографа и обычно подсоединяется к клемме электронного модуля управления (ECM). Черный провод следует подсоединять к надежно заземленной точке (массе).
Инжекторы
Управление составом воздушно-топливной смеси в современных автомобильных электронных системах впрыска топлива осуществляется путем своевременной корректировки длительности открывания электромагнитных клапанов инжекторов.
Длительность пребывания инжекторов в открытом состоянии определяется продолжительностью вырабатываемых модулем управления электрических импульсов, подаваемых на вход электромагнитных клапанов. Продолжительность импульсов измеряется в миллисекундах и обычно не выходит за пределы диапазона 1 ÷ 14 мс.
|
Импульс управления открыванием инжектора впрыска топлива |
Часто на осциллограмме можно наблюдать также серию коротких пульсаций, следующих непосредственно за инициирующим отрицательным прямоугольным импульсом и поддерживающих электромагнитный клапан инжектора в открытом состоянии, а также резкий положительный бросок напряжения, сопровождающий момент закрывания клапана.
Исправность функционирования ECM может быть легко проверена при помощи осциллографа путем визуального наблюдения изменений формы управляющего сигнала при варьировании рабочих параметров двигателя. Так, длительность импульсов при проворачивании двигателя на холостых оборотах должна быть несколько выше, чем при работе агрегата на низких оборотах. Повышение оборотов двигателя должно сопровождаться соответственным увеличением времени пребывания инжекторов в открытом состоянии. Данная зависимость особенно хорошо проявляется при открывании дроссельной заслонки короткими нажатиями на педаль газа.
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ |
|
|
При холодном запуске двигатель нуждается в некотором обогащении воздушно-топливной смеси, что обеспечивается автоматическим увеличением продолжительности открывания инжекторов. По мере прогрева длительность управляющих импульсов на осциллограмме должна непрерывно сокращаться, постепенно приближаясь к типичному для холостых оборотов значению.
В системах впрыска, в которых не применяется инжектор холодного запуска, при холодном запуске двигателя используются дополнительные управляющие импульсы, проявляющиеся на осциллограмме в виде пульсаций переменной длины.
В приведенной ниже таблице представлена типичная зависимость длительности управляющих импульсов открывания инжекторов от рабочего состояния двигателя.
|
Состояние двигателя |
Длительность управляющего импульса, мс |
| Холостые обороты | 1.5 ÷ 5 |
| 2000 ÷ 3000 об/мин | 1.1 ÷ 3.5 |
| Полный газ | 8.2 ÷ 3.5 |
Индуктивные датчики
|
Типичная осциллограмма сигнала, вырабатываемого индуктивным датчиком |
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ |
|
|
Электромагнитный клапан стабилизации оборотов холостого хода (IAC)
В автомобилестроении используются электромагнитные клапаны IAC множества различных типов, выдающих сигналы также различной формы.
Общей отличительной чертой всех клапанов является тот факт, что скважность сигнала должна уменьшаться с возрастанием нагрузки на двигатель, связанной с включением дополнительных потребителей мощности, вызывающих понижение оборотов холостого хода.
Если скважность осциллограммы изменяется с увеличением нагрузки, однако при включении потребителей имеет место нарушение стабильности оборотов холостого хода, проверьте состояние цепи электромагнитного клапана, а также правильность выдаваемого ECM командного сигнала.
Обычно в цепях стабилизации оборотов холостого хода используется 4-полюсный шаговый электродвигатель, описание которого приведено ниже. Проверка 2-контактных и 3-контактных клапанов IAC производится в аналогичной манере, однако осциллограммы выдаваемых ими сигнальных напряжений совершенно непохожи.
Шаговый электромотор, реагируя на выдаваемый ECM пульсирующий управляющий сигнал, производит ступенчатую корректировку оборотов холостого хода двигателя в соответствии с рабочей температурой охлаждающей жидкости и текущей нагрузкой на двигатель.
Уровни управляющих сигналов могут быть проверены при помощи осциллографа, измерительный щуп которого подключается поочередно к каждой из четырех клемм шагового мотора.
Прогрейте двигатель до нормальной рабочей температуры и оставьте его работающим на холостых оборотах.
Для увеличения нагрузки на двигатель включите головные фары, кондиционер воздуха, либо, - на моделях с гидроусилителем руля, - поверните рулевое колесо. Обороты холостого хода должны на короткое время упасть, однако тут же вновь стабилизироваться за счет срабатывания клапана IAC.
Сравните снятую осциллограмму с приведенной на иллюстрации эталонной.
|
Осциллограмма управляющего сигнала системы стабилизации оборотов холостого хода (IAC) |
Лямбда-зонд (кислородный датчик)
|
|
В Разделе приводятся осциллограммы, типичные для наиболее часто используемых на автомобилях кислородных датчиков циркониевого типа, в которых не используется опорное напряжение 0.5В. В последнее время все большую популярность приобретают титановые датчики, рабочий диапазон сигнала которых составляет 0 ÷ 5 В, причем высокий уровень напряжения выдается при сгорании обедненной смеси, низкий, - обогащенной. |
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ |
||||||
|
||||||
Если снимаемый сигнал не является волнообразным, а представляет собой линейную
зависимость, то, в зависимости от уровня напряжения, это свидетельствует о чрезмерном
переобеднении (0 ÷ 0.15 В), либо переобогащении (0.6 ÷ 1 В) воздушно-топливной
смеси.
Если на холостых оборотах двигателя имеет место нормальный волнообразный сигнал,
попробуйте несколько раз резко выжать педель газа, - колебания сигнала не должны
выходить за пределы диапазона 0 ÷ 1 В.
Увеличение оборотов двигателя должно сопровождаться повышением амплитуды сигнала,
уменьшение - снижением.
Датчик детонации (KS)
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ |
||||||
|
||||||
При недостаточной четкости изображения легонько постучите по блоку цилиндров в районе размещения датчика детонации.
Если добиться однозначности формы сигнала не удается, замените датчик KS, либо проверьте состояние электропроводки его цепи.
Сигнал зажигания на выходе усилителя
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ |
||||||
|
||||||
При увеличении оборотов двигателя частота сигнала должна увеличиваться прямо
пропорционально.
Первичная обмотка катушки зажигания
|
Осциллограмма сигнала на клемме первичной обмотки катушки зажигания |
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ |
||||||
|
||||||
Неравномерность бросков может быть вызвана чрезмерным сопротивлением вторичной обмотки, а также неисправностью состояния ВВ провода катушки или свечного провода.