Лекція 15
Введення в самодіагностику
Основи управління двигуном, що забезпечує нормальні умови його роботи.
Функції системи само діагностики.
Тестування елементів і старанних пристроїв
Стратегія обмеженої керованості
Призначенням системи самодіагностики (СД), інакше званою бортовою діагностикою (БД), є зниження шкідливих викидів з вихлопної системи автомобіля. Самодіагностика є основою управління двигуном, що забезпечує нормальні умови його роботи.
1 Управління двигуном (книга Haynes)
Наявність загального уявлення про роботу систем управління двигуном (СУД) і про хімічні реакції, що відбуваються при згоранні палива, робить зрозумілим, чому СД стала такою важливою частиною сучасного автомобіля. Опис роботи сучасних Суд дано в книзі "Автомобільні двигуни. Системи управління і уприскування палива" видавництва Haynes (є російський переклад).
1.1 Хімічні реакції в камері згорання
Паливо для дизелів і двигунів із займанням від іскри складається з суміші вуглеводнів, які в камері згорання реагують з повітрям. З азотом і іншими газами, що містяться в повітрі, також відбувається хімічна реакція. При повному згоранні ніяких токсичних речовин не утворюються. У реальних умовах окрім нетоксичних речовин - азоту N2, водяної пари - Н2О і вуглекислого газу СО2 - утворюється ще ряд токсичних продуктів неповного згорання, до яких належить, : окисел вуглецю З, не згорілі вуглеводні НС, окисли азоту NO, двоокис сірки SO2, свинець і сажа (див. мал. 1.1 і 1.2). висока концентрація токсичних речовин у складі вихлопних газів може зробити шкідливу дію на здоров'я, викликаючи легеневі захворювання, а також на довкілля. Ще в 60-і роки Каліфорнійська Рада з вивчення повітряних ресурсів висунула ідею і довела здійсненність зниження токсичності вихлопних газів шляхом вдосконалення процесів в транспортних двигунах. У 1968 році уряд Каліфорнії уперше у рамках акції "Чисте повітря" ввело обмеження на шкідливі викиди для пасажирських автомобілів.
1.2 Функції управління, моніторинг і діагностика
Перша система управління двигуном, відома як Bosch Motronic, була розроблена і встановлена на автомобіль BMW 732i в 1978 році. Ідея управління полягає в тому, що встановлений в автомобілі блок електронного управління (БЭУ) постійно стежить за режимом роботи двигуна і підлаштовує його параметри так, щоб у будь-який момент двигун працював якнайкраще.
Рисунок 1.1(Діаграмма процесу згорання)
Рисунок 1.2(Діаграма показує відсотковий вміст складу вихлопних газів)
1 Азот 72.3
2 Шкідливі викиди 1.0
3 Водяна пара 12.7
4 Аргон і інші гази 1.0
5 Двоокис вуглецю 12.3
6 Кисень 0.7
Надалі в БЭУ були введені функції самодіагностики, які дали можливість водієві або автомеханіку стежити за станом двигуна і визначати виниклі несправності, які важко ідентифікувати іншим чином. Це було досягнуто за рахунок оснащення БЭУ мікропроцесором з пам'яттю і базою даних. Тепер інформація про несправності може бути збережена в пам'яті комп'ютера і витягнута з неї в міру необхідності. На одних автомобілях система самодіагностики сповіщає водія про несправність, на інших вона може повідомляти код несправності а виді серії спалахів лампочки. Уперше система самодіагностики Bendix Digital була встановлена в 1981 році на автомобілі Cadiliac. Інтенсивний розвиток систем управління двигуном впродовж 80-х років привела до того, що БЭУ, якими тепер оснащуються сучасні автомобілі, лише віддалено нагадують ранні прототипи. Під управлінням і діагностичним спостереженням БЭУ може тепер працювати не лише система управління двигуном, але також і автоматична трансмісія, і антиблокувальна система гальмування, і допоміжне устаткування (наприклад, повітряні подушки безпеки). У БЭУ введена адаптивна функція, яка може підлаштовувати базу даних і програму управління відповідно до поточного стану двигуна.
1.3 Основна ідея самодіагностики
Система самодіагностики перевіряє відповідність рівня сигналів БЭУ їх еталонним аналогам, закладеним в пам'ять. Якщо рівень сигналу виходить за допустимі межі, БЭУ трактує це як несправність і заносить в пам'ять спеціальне повідомлення. Ці повідомлення можуть бути викликані з пам'яті у вигляді "ходу несправності". Після витягання ці коди дають важливу інформацію для діагностики.
1.4 Стандартизація бортової діагностики
Починаючи з 1988 року встановлено три основні критерії, якими повинна задовольняти система самодіагностики. Перше - автомобіль має бути оснащений системою самодіагностики. Друге - про виникнення будь-яких несправностей, які можуть викликати погіршення складу вихлопу, водій має бути сповіщений сигнальною лампочкою на приладовій панелі. Третє - інформація про несправність має бути зафіксована і збережена в пам'яті БЭУ з можливістю її витягання за допомогою считывателя кодів або пристосування з миготливою лампочкою.
З 1988 по 1991 рік Міжнародна Організація Стандартизації (ISO) відновила стандарт 9141 на 9141-2, в якому зроблена спроба упорядкувати :
Конструкцію діагностичного роз'єму
Діагностичне устаткування і сфера його застосування
Зміст протоколів
Область обміну даними
Ці правила були розроблені стосовно Америки. Проте з ними погодилися і прийняли у себе уряди європейських країн і багатьох країн усіх п'яти континентів.
Ще жорсткіші вимоги були покладені а основу нової угоди ОВО II, яке було введено починаючи з моделей випуску 1994 року. С1996 року ці вимоги були віднесені і до дизелів. ОBD вводить наступні додаткові вимоги: Застережлива лампочка на приладовій панелі забезпечена миготливою функцією. Контроль функцій і елементів системи не лише на предмет їх несправності, але із зв'язку з впливом на склад вихлопу. На додаток до зберігання несправностей у вигляді цифрового коду, збереження умов роботи у вигляді так званої "Freeze Frame". Витягання тих, що містяться в пам'яті несправностей за допомогою считывателя кодів замість миготливої лампочки.
Примітка. Системи, розроблені відповідно до вимог ОВD II, оснащені 16-штырьковым роз'ємом [див. мал. 1.3).
Моніторингові функції системи також були розширені і змінені, ОВD II вимагає контролю наступних додаткових елементів і областей :
Процесу згорання.
Каталітичного перетворювача.
Датчика кисню.
Вторинної повітряної системи.
Системи уловлювання пари палива.
Системи рециркуляції газів.
Моніторинг дизельних двигунів також повинен забезпечувати систему діагностики необхідною інформацією, але, зрозуміло, пе-речень контрольованих елементів в них може бути іншим (наприклад, запальні свічки). ISO, SАЕ і неурядові екологічні організації виступають за подальше посилення правил. Організація "Чисте повітря' (США) внесла в уряди стандарт САRВ як основу збереження довкілля і здоров'я. Подібні закони були ухвалені після 1968 року багатьма місцевими і національними урядами. Поява каталітичних перетворювачів, систем уприскування палива, застосування палива без вмісту свинцю, збільшення відносного числа автомобілів, оснащених дизельними двигунами, дозволили за пос-ледние 30 років досягти значних зрушень в рішенні проблема токсичності вихлопних газів.
Рисунок 1.3(16-штирьковий діагностичний розєм)