36

Практическая работа № 3

КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ ПОМОЩИ СИСТЕМ САМОДИАГНОСТИКИ

1 Цель работы

Приобрести теоретические знания по устройству самодиагностики в системах управления двигателем. Ознакомиться со средствами и методами диагностирования автомобилей оснащенных такими системами. Приобрести навыки поиска неисправностей с использованием самодиагностики автомобиля.

2 Принадлежности

• Учебно – методическое пособие по выполняемой практической работе;

• Персональный компьютер с инсталлированной программой «Мотор – тестер»;

• Адаптер универсальный, диагностический кабель;

• Диагностируемый автомобиль;

• Учебный стенд СУИД 2111.01.

3 Теоретические сведения

3.1 Устройство системы самодиагностики

Работа современных систем и агрегатов автомобиля осуществляется при помощи электронных блоков управления и контроллеров. Все основные элементы систем управления агрегатами подключены к контроллеру. На основании сигналов датчиков контроллер реализует оптимальное управление исполнительными устройствами, по заложенным в запоминающем устройстве программам и характеристическим картам.

В контроллерах систем управления агрегатами автомобилей используются микропроцессоры, обладающие большой скоростью, значительным объемом оперативной и постоянной памяти. Используя потенциальные возможности микропроцессоров производители автомобилей стали расширять функции систем управления, повышать точность поддержания оптимальных режимов работы. В результате этих тенденций были созданы комплексные системы управления на базе единого контроллера, с улучшенными эксплуатационными качествами. Такой подход позволил сократить общее число датчиков повысить согласованность работы агрегатов. Во многих моделях автомобилей 1990-2010 г.г. выпуска один контроллер управляет системой впрыска, искровым зажиганием, автоматической трансмиссией, антиблокировочной системой.

Внедрение производителями систем самодиагностики является одним из направлений дальнейшего совершенствования систем управления автомобиля.

Целью создания системы самодиагностики является облегчение проверки работоспособности систем управления и снижение вредного воздействия автомобилей на окружающею среду. В 1981 г. в США был создан первый электронный модуль управления двигателем с функциями самодиагностики, система была названа Bendix Digital и устанавливалась на автомобили Кадиллак. К 1988 году функция самодиагностики стала применяться всеми производителями автомобилей, кроме того, применение самодиагностики распространилось и на другие агрегаты, прежде всего на автоматическую коробку передач, антиблокировочную систему тормозов и подушки безопасности.

Функции систем самодиагностики Первоначально в функции самодиагностики входила проверка целостности цепей, подключенных к контроллеру, и наличие сигналов на них. Проверка осуществлялась измерением электрических параметров цепей и сравнением их с нормативами.

Программа системы самодиагностики выполняет все необходимые операции в промежутках времени между циклами работы основной программы по управлению агрегатами автомобиля. Основной частью программы самодиагностики является периодический контроль электрических параметров входных и выходные цепей. При достижении какого-либо параметра предельного значения, фиксируется неисправность (ошибка системы управления) и в специальную область памяти заносится соответствующий код ошибки.

По требованию Агентства по охране окружающей среды США (ЕРА) производителей автомобилей обязали расширить функции самодиагностики с целью фиксации неисправностей систем управления, снижающих экологические показатели работы автомобилей, и индикации водителю факта появления таких неисправностей. В последствии экологические требования были поддержаны и приняты к исполнению всеми производителями автомобилей. Технические требования к системам самодиагностики, учитывающие экологические требования оговорены американскими и европейскими стандартами (OBD-II, ЕOBD-II, ISO 9141, ISO 14230, Keyword Protocol 2000). Благодаря введению в действие названных стандартов, к настоящему времени, системы самодиагностики стали неотъемлемой частью систем автоматизированного управления современных автомобилей. Они контролируют исправность всех основных цепей и устройств, подключенных к контроллерам.

Контрольные лампы неисправностей. Производители предусматривают индицирование наличия ошибок самодиагностики активизацией (высвечиванием) контрольной лампы неисправностей. Контрольные лампы неисправностей имеют надписи «CHECK ENGINE», «CHECK»или изображение контура двигателя. В международных стандартах и фирменном автосервисе лампу CHECK ENGINE называют "MIL" или Malfunction Indicator Light (Лампа индикации неисправности).

Рисунок 1 – Внешний вид контрольной лампы неисправностей

Лампа индикации неисправности может подать три различных типа сигнала:

- Кратковременное включение. Такое включение характерно для непостоянных, случайных или неявных неисправностей (Occasional flashes show momentary malfunctions). При однократной регистрации ошибки система диагностики заносит ее в память, но контрольная лампа может не включаться. Как правило, если проблема возникает в течение трех драйв-циклов, то контрольная лампа должна загораться. Если же при последующей работе три последовательных драйв-цикла не выявляют неисправности, лампа гаснет. Обычно драйв-циклом считается процесс, при котором холодный двигатель запускается и работает до достижения нормальной рабочей температуры. В течение этого процесса должны быть выполнены все бортовые тестовые процедуры, относящиеся к эмиссии газов.

- Постоянное включение лампы. Лампа остается включенной постоянно в случае, когда неисправность относится к разряду постоянно активных (Active), а также в случае неисправностей, затрагивающих эмиссию вредных веществ или безопасность автомобиля.

- Постоянное мигание MIL признак проблемы, которая может привести к серьезной поломке двигателя, если он не будет остановлен незамедлительно. Аварийный режим работы. При появлении неисправностей, нарушающих штатный режим работы системы управления, она переходит на аварийный (резервный) режим работы, что позволяет водителю добраться до места ремонта. Длительная работа автомобиля в аварийном режиме не предусматривается и после определенного времени работы в аварийном режиме двигатель может отключиться.

В случае отказа некоторых датчиков, аварийный режим работы поддерживается путем использования значений сигналов, зафиксированных в памяти, взамен сигналов отказавших датчиков. Следует знать, что отказ основных датчиков и других важных элементов систем управления может привести к полной потери работоспособности двигателя и других агрегатов. После устранения неисправности требуется удалить коды ошибок из памяти. До тех пор, пока система управления фиксирует код ошибки, будет высвечиваться контрольная лампа неисправностей. При устранении неисправности контрольная лампа погаснет, и система управления переходит в штатный режим работы. Переход в штатный режим работы, как правило, требует некоторого времени работы на разных режимах - период адаптации.

Пример работы системы самодиагностики.

Рассмотрим работу системы управления двигателем на примере отказа датчика температуры двигателя. Датчик температуры посылает системе управления сигнал для корректировки управляющих воздействий с целью обеспечения правильной работы двигателя во всех состояниях: горячем, холодном, на холостом ходу и на предельной нагрузке. Датчик находится в системе охлаждения. По показаниям датчика контроллер на основе заложенной в него основной программы определяет надлежащий угол опережения зажигания, время впрыска и параметр стабилизации холостого хода. На основе полученных данных контроллер приводит в действие исполнительные механизмы. Температура охлаждающей жидкости используется так же другими программами, такими как:

• корректировки опережения зажигания по детонации;

• лямбда-регулировки;

• вентиляции топливного бака.

Датчик температуры охлаждающей жидкости - термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) thermistor,

На датчик подается стабилизированное напряжение питания +5V через резистор (рис. 2).

Диапазон измерений: от -40°C до 120°C . Это определено программным обеспечением в контроллере, и любая температура выше или ниже рассматривается как дефектное или необычное значение. Ошибка записана в памяти ошибок блока управления. Блок управления хранит три номера (вида) информации для каждой ошибки. Сначала - источник ошибки, где описывается проверяемый компонент. Во-вторых: тип ошибки, который дает информацию относительно электрического состояния во время ошибки (обрыв, короткое замыкание, высокий уровень, низкий уровень, и т.д.). В третьих: является - ли ошибка постоянной или периодической.

Если блок управления распознает, что температурный сигнал не соответствует истине, например, температура превысила +120°C или менее -35°C, он заменяет его значение на вероятное, например+80°C, что обеспечивает дальнейшею работу двигателя, затем регистрирует ошибку в памяти ошибок блока управления и включает лампу неисправностей на щитке приборов. Естественно, замена значения температуры приведет к плохой работе двигателя на режимах холодного старта и прогрева.

Развитие систем диагностики. Следует отметить, что системы самодиагностики постоянно совершенствуются, как и системы управления агрегатами. Первоначально системы самодиагностики могли определять и запоминать относительно небольшое количество неисправностей (до 30). Более поздние версии контроллеров были усовершенствованы и стали распознавать до 100 и более неисправностей.

Рост количества распознаваемых неисправностей происходит за счет следующих мероприятий:

• путем увеличения количества проверяемых цепей;

• введением кодов, уточняющих характер неисправностей. К примеру, неисправность датчика кислорода может быть зафиксирована одним общим кодом – неверный сигнал датчика, а также четырьмя уточняющими кодами - низкий уровень сигнала, высокий уровень сигнала, нет отклика при обогащении смеси, нет отклика при обеднении смеси;

• введением программного обеспечения, определяющего логическим путем неправдоподобные сигналы. Например, система самодиагностики проверяет изменение сигнала в течение периода времени, если сигнал не изменяется, в противоречии обычному характеру работы данного датчика, то будет зафиксирована неисправность.

Рисунок 2 – Схема подключения датчика температуры двигателя

Вывод информации об ошибках диагностики из памяти контроллера может осуществляться «быстрым» и «медленным» способами. «Медленный вывод» осуществляется с помощью «блинк-кодов» - вспышек контрольной лампы неисправностей или другого светового индикатора, подключаемого к колодке диагностики. «Быстрый» вывод информации осуществляется при помощи специального прибора – сканера, подключаемого к контроллеру через колодку диагностики. В европейских и американских стандартах колодка диагностики именуется как разъем DLC (Diagnostic Link Connector), что означает при дословном переводе – диагностический разъем связи. Как и контрольная лампа «CHECK ENGINE», колодка диагностики непосредственно связана с портом ввода-вывода контроллера. Колодки диагностики разных производителей могут иметь разную форму и разное количество контактов. Каждый контакт разъема имеет свое назначение.

Местоположение колодки самодиагностики разнообразно. Общепринятыми требованиями к расположению колодки диагностики является легкодоступность при подключении сканера, близость к контроллеру, защищенность от случайных воздействий в эксплуатации и от вредного влияния окружающей среды. Чаще всего колодка диагностики находится в передней части салона автомобиля со стороны пассажира. Для многих автомобилей, произведенных до 1995 г., колодка диагностики может находиться в подкапотном пространстве, на панели предохранителей. Большинство производителей автомобилей, начиная с 1995 модельного года, выполняют требования стандартов OBD-II и SAE J1962, в соответствии с которыми разъем DLC должен находиться в пределах 16 дюймов от рулевого колеса. Существуют также и требованиями EPA, предписывающие восемь штатных мест расположения разъема DLC.

Конструкции колодок самодиагностики различных автомобилей показаны на рисунке 3.

а) б)

а) 9-контактный штекер автомобиля Mercedes; б) 18-контактный штекер автомобилей Lexus

Рисунок 3 – Формы колодок диагностики автомобилей

Код ошибки представляет собой двухзначное, трехзначное или четырехзначное число. Этот код можно считать из памяти контроллера, соединив проводником соответствующее выводы в диагностической колодке – по количеству и длительности миганий контрольной лампы.

Отметим, что процесс стандартизации в области самодиагностики способствует унификации конструктивных решений и параметров работы систем и терминологии. Так, например, многие европейские производители применяют стандарт OBD-II и ЕOBD-II, регламентирующий все основные характеристики системы самодиагностики, и, в том числе, уровни входных и выходных сигналов, протокол передачи данных, а также конструкцию колодки диагностик. При многообразии марок и моделей автомобилей, поступающих на предприятия автосервиса, унификация в области систем самодиагностики обеспечивает совместимость с диагностическим оборудованием, сокращает время поиска неисправностей и удешевляет обслуживание. Назначение выводов колодки диагностики OBD-II и система кодирования ошибок диагностики приведена в приложении А.