Диагностические системы автомобиля. Виды, устройство, характеристики.

1. Cтендовые системы диагностики

Стенд Launch X-931 Touchless для диагностики углов развала и схождения. Стенд X-931 Touchless (рис. 1.) позволяет быстро и точно измерить данные об углах установки колес без необходимости устанавливать какие-либо мишени или датчики на колеса автомобиля, необходимо прокатить автомобиль мимо системы измерения — и данные готовы. Точность, не уступает современным 3D-стендам, использующим мишени.

Рис. 1. Стенд X-931 Touchless

Стенд Launch X-931 Touchless включает в себя элементы (рис. 2.):

• Четырехстоечный подъемник Launch TLT-440WF, оборудованный специальными адаптерами для установки блоков бесконтактного измерения
• Блоки системы бесконтактного измерения и анализа данных (4 шт.):
• модуль лазерной проекции
• измерительные камеры
• система камер для взаимного позиционирования самих измерительных блоков
• Мобильная стойка с PC на базе ОС Windows и лицензионным ПО
• Принтер
• ЗП/ЗЛ/ПП/ПЛ бесконтактный измерительный модуль (лазерный проектор и камера)
• Система камер взаимного позиционирования измерительных модулей
• Калибровочные мишени системы взаимного позиционирования
• Адаптеры для установки блоков бесконтактного измерения (2 передних + 2 задних)
• Компьютер+принтер
• Коммутатор (switch)
• Колонны подъемника

Рис. 2. Элементы стенда Launch X-931 Touchless

К подъемнику подключены четыре датчика, которые могут свободно перемещаться вдоль автомобиля. Датчики производят дистанционное исследование колес на предмет углов установки. При этом, прокатывание автомобиля так же производится автоматически: дорожка на которой установлен автомобиль построена по типу конвейерной ленты, она сама движется под колесами в прямом и обратном направлениях. Рис. 3

Рис. 3. Дорожка для установки автомобиля

1.1. Универсальный мобильный тормозной стенд «STENTOR»

Тормозной стенд «STENTOR» (рис. 4.) предназначен для измерения параметров и оценки показателей эффективности рабочей, резервной и стояночной тормозной системы транспортных средств, в том числе легковых, грузовых автомобилей, автобусов, автопоездов, автомобильной спецтехники.

Тормозной стенд представляет собой легко перемещаемую рамную конструкцию с двумя парами тормозных роликов идеально имитирующих дорожное сцепление даже для шипованых колес автомобилей.

Рис. 4. Универсальный мобильный тормозной стенд

Для заезда и съезда автомобиля на стенд используются четыре съемных металлических пандуса. Диагностируемые данные: тормозные силы колес, удельная тормозная сила и осевая нагрузка колес в процессе торможения, время срабатывания тормозной системы, усилие на педали тормоза (опция), усилие давления в контуре пневматической тормозной системе (опция), усилие на рычаге стояночной системы (опция).

Для облегчения заезда и выезда автомобиля на стенд предусмотрена блокировка вращения роликов. Для перемещения стенда по площадке «STENTOR» оборудован съемными колесами.

Стенд может быть интегрирован в состав диагностических линий при помощи встроенного порта RS232.

Конструкция универсального мобильного тормозного стенда «STENTOR» (рис. 5.) позволяет использовать стенд в любом удобном месте, в том числе и под открытым небом.

Рис. 5. Универсальный мобильный тормозной стенд «STENTOR» в сложенном состоянии

Низкий профиль (высота 200 мм), блокировка тормозных роликов и пандусы делают заезд и съезд автомобиля на стенд легким и удобным. Информация о работе стенда выводится на экран персонального компьютера или на информационное табло..

1.2. Стендовые мотор-тестеры

Эти системы не подключаются к бортовым электронным блокам управления и, таким образом, не зависят от бортовой диагностической системы автомобиля. Они обычно диагностируют отдельные механизмы двигателя и системы зажигания, поэтому их часто называют мотортестерами.

Основными элементами мотор-тестера (Рис. 6.) являются датчики, а также блок обработки и индикации результатов измерений воспринимаемых сигналов. Датчики и регистрирующие приборы соединены с кабелями с помощью штекеров и зажимов.

«Автомастер АМ1-М» современный диагностический комплекс на базе персонального компьютера, сочетающий в себе функции мотортестера, сканера электронных блоков управления, многоканального осциллографа и генератора имитатора сигналов датчиков.

Современные методики тестирования:

• относительная компрессия;
• баланс мощности;
• цилиндровый баланс;
• тест производительности форсунок.

Рис. 6. Мотор-тестер

Мотортестер — основная, базовая часть диагностического комплекса «Автомастер АМ1-М».

Он включает в себя: стойку с поворотным кронштейном для подключения датчиков, консоль с платами согласования и измерений, системный блок с компьютером на базе современного процессора ,монитор 17, комплект датчиков и присоединительных жгутов.

Мотортестер позволяет достичь высокой точности измерений. Удобная конструкция с поворотным кронштейном на конце которого закреплен модуль нормирования. К модулю подсоединяются датчики и жгуты мотортестера.

Комплекс может работать, синхронизируясь от сигналов первичной или вторичной цепи, что заметно упрощает подключение ко многим современным автомобилям, не имеющим возможности подключения к первичной цепи.

Для подключения к группе форсунок при проведении теста производительности прибор укомплектован специальным переходником. Адаптер для подключения к системам DIS позволяет одновременно подключаться к четырем двухвыводным катушкам. Специальные переходники для измерения давления в цилиндре (компрессии).

Программное обеспечение работает в среде Windows и обновляется через Интернет.

Цифровой осциллоскоп имеет большие возможности по управлению изображением:

• стоп-кадр;
• масштабирование по вертикали и горизонтали;
• режим детального исследования участка сигнала (лупа);
• выбор режима отображения (кадр или растр);
• возможность сохранения осциллограммы на жестком диске для последующего просмотра.

Специальный режим определения максимального и минимального напряжения пробоя на свечах зажигания, проверка стабильности искрообразования.

Режим мультиметра для измерения сопротивлений, постоянного и переменного напряжения, скважности сигналов. Высокоомный вход для проверки чувствительных цепей и измерения характеристик L-зонда для оценки его состояния.

Проверка компрессии путем измерения давления в конце такта сжатия при помощи датчика давления. В этом режиме также выводится осциллограмма изменения давления в цилиндре.

Режим универсального вольтметра с высоким входным сопротивлением.

Режим осциллографа Лямбда-зонд, позволяет наблюдать форму сигнала с датчика.

Возможность вывода результатов диагностики на принтер и сохранения их в базе клиентов. Ведение «истории неисправностей» автомобиля.

Основная часть мотор-тестера — осциллоскоп, на экране которого появляются различные осциллограммы, отражающие режим работы и техническое состояние проверяемых деталей и приборов системы зажигания. Оценка сигнала, появляющегося на экране осциллоскопа, основывается на анализе изменений (при наличии неисправностей) характера электрических процессов, протекающих в цепях низкого и высокого напряжения. По отдельным частям изображения можно судить также о работе некоторых элементов систем питания и зажигания, а характер изменения позволяет выявлять причины неисправностей.

Компьютер мотор-тестера обрабатывает информацию, полученную от двигателя, и представляет результаты на дисплее или в виде распечатки на принтере.

Перед проведением диагностирования вводят модель автомобиля, тип двигателя, трансмиссии, системы зажигания, впрыска топлива и другие параметры, характеризующие объект диагностирования. Мотор-тестеры способны диагностировать большинство автомобильных систем, в том числе системы пуска, электроснабжения, зажигания, оценивать компрессию в цилиндрах, измерять параметры системы питания.

Современные мотор-тестеры могут выдавать информацию о состоянии системы зажигания в виде цифр или осциллограммы процесса.

К недостаткам мотор-тестеров следует отнести то, что с их помощью трудно обнаружить непостоянные неисправности в сложных электронных системах, когда неисправность в одной системе проявляется в виде симптомов в других системах, функционально связанных с первой.

2. Бортовое диагностическое программное обеспечение

Системы программного обеспечения автомобилей обеспечиваются функцией считывания кодов неисправностей с помощью контрольной лампы, например Check engine — проверь двигатель. Это наиболее простой вид бортового диагностирования, которое заключается в условном присвоении ряду неисправностей электронной системой управления цифровых кодов. Эти коды при проявлении соответствующих им неисправностей заносятся в память электронного блока управления.

Коды могут отображаться контрольной лампочкой в виде ряда длинных и коротких импульсов. После визуального считывания импульсов их значение может быть расшифровано с помощью специальных таблиц.

Бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуется специальное дополнительное считывающее устройство.

Считывание информации с такого программного обеспечения осуществляется с помощью специальных устройств — сканеров. Контролируемые параметры и коды неисправностей считываются непосредственно с электронного блока управления.

Специальное программное обеспечение позволяет просматривать данные со сканера в табличном и графическом виде, сохранять их, создавать базы данных по обслуживаемым автомобилям.

Система самодиагностики транспортного средства в процессе его работы непрерывно сравнивает текущие величины сигналов с эталонными значениями в памяти электронного блока управления. Кроме того, она отслеживает реакцию исполнительных механизмов. Любые несоответствия параметров друг другу или эталонным значениям расцениваются как неисправность, каждой из которых присвоен свой код. Ранее системы управления могли определить и запомнить 10-15 кодов, современные системы хранят до нескольких сотен кодов, относящихся не только к двигателю, но и к автоматической коробке передач, антиблокировочной системе (АБС), подушкам безопасности, климат-контролю и т.д.

В электронных блоках управления самодиагностика позволяет корректировать угол опережения зажигания, а на автомобилях без нейтрализатора — регулировать содержание оксида углерода в отработавших газах. Кроме того, на современных моделях сканеров реализовано тестовое диагностирование: входные сигналы подаются в определенный момент с последующей проверкой датчиков и реакции исполнительных элементов.

Сканер (Рис. 6) проверяет входные и выходные параметры электрических цепей и информирует оператора об их величине. Таким образом, он всего лишь фиксирует наличие или отсутствие неисправностей в каком-либо узле, но не позволяет определять их причины, которых может быть много для одних и тех же значений контролируемых параметров.

Функциональные возможности сканера:

• Чтение и стирание кодов неисправностей систем автомобиля;
• Чтение текущих параметров системы;
• Считывание потоков данных систем автомобиля;
• Проверка исполнительных механизмов;
• Адаптация блоков управления;
• Кодирование блоков управления;
• Отдельные программы для спецфункций;
• Удаленная диагностика.

В настоящее время наибольшее распространение получили сканеры KTS 650/670 фирмы «Бош».

Программное обеспечение ESI[tronic] имеет модульную структуру. Установленный на автосканере Bosch KTS 650/670 вариант включает в себя сектор A и сектор C9, позволяющие идентифицировать автомобиль, осуществлять диагностику любых систем автомобиля, а также формировать заказы, счета и вести складской учет запчастей сервисного центра. Программное обеспечение рекомендуется периодический обновлять.

Автосканер Bosch KTS 650/670 имеет сенсорный экран (Рис. 7.), управление прибором осуществляется при помощи стилуса, входящего в комплектацию. Также аппарат оснащен разъемом PS/2, что позволяет присоединить к нему стандартную клавиатуру или мышь. Имеется возможность подключения к автосканеру принтера из числа входящего в список дополнительного оборудования Bosch, а также любого внешнего VGA-монитора через видеовыход аппарата.

Рис. 7. Сенсорный экран автосканера

Сканеры имеют несколько режимов работы. В режиме «Ошибки» на экране высвечиваются цифровые коды той или иной неисправности, хранящиеся в памяти блока управления на автомобиле. Режим «Параметры» позволяет оценить работу двигателя при движении автомобиля: напряжение в бортовой сети, детонацию, частоту вращения коленчатого вала, состав смеси, скорость движения и т.д.

Возможности сканеров при проверке системы впрыска конкретного автомобиля определяются диагностическими функциями блока управления данного автомобиля, однако, как правило, все сканеры считывают и стирают коды неисправностей, выводят цифровые параметры в реальном масштабе времени, могут приводить в действие некоторые исполнительные механизмы (форсунки, реле, соленоиды). .

3. Основные сведения о стандарте OBD III (новая версия)

В последнее время идет обсуждение системы следующего поколения — OBD III, которая добавит к существующей системе функции телеметрии. Используя технологию миниатюрных блоков приемопередачи данных по радиоканалу, подобной автоматическим системам, работающим на принципе звуковой сигнализации, система OBD III, установленная на автомобиль может передавать информацию о наличии неисправностей в системе контроля эмиссии автомобиля непосредственно в организацию по контролю за состоянием окружающей среды. Устройство передает VIN-код автомобиля и все коды неисправностей, хранящихся в памяти блока управления двигателем автомобиля.

Система может быть запрограммирована на автоматическую передачу информации по сети сотовой или космической связи сразу после включения светового индикатора наличия неисправностей или отвечать на запрос, полученный по сотовой, спутниковой связи или от придорожного контрольного приспособления, передавая полную информацию по адресу запроса о состоянии системы контроля эмиссии автомобиля. По этим причинам ускорение применения этой системы становится чрезвычайно привлекательным для контролирующих органов по причине высокой эффективности системы и ее невысокой стоимости.

В настоящее время примерно 30% всех автомобилей контролируемого региона при периодическом техосмотре не проходят проверку на исправность системы контроля эмиссии автомобиля. С помощью дистанционного мониторинга автомобилей, оборудованных системой OBD III с возможностью телеметрии данных, исключается необходимость прохождения периодических осмотров, за исключением автомобилей, в которых зафиксированы неисправности.

Прототип подобной системы уже по достоинству оценен организациями, которым приходится идентифицировать автомобиль, проезжающий по дороге, мимо придорожного контрольно-регистрационного устройства. Система способна считывать информацию поступающей от автомобилей, несущихся вплотную бампер к бамперу со скоростью 150 км / ч.

Применение для передачи данных существующих сетей сотовой и спутниковой связи облегчают внедрение системы. Система телеметрии OBD III также может быть скомбинирована с спутниковой технологии определения положения объекта (GPS), что облегчит документирования получения данных. С помощью определения времени прохождения радиосигнала от этих спутников можно определить местоположение любого автомобиля, судна или самолета в любой точке земли с точностью до нескольких метров.

Система глобального позиционирования (GPS) в настоящее время широко используется владельцами транспортных средств для определения местоположения и маршрута транспортных средств с отражением этих данных на электронных картах. Причины, почему применение спутниковой телеметрии для OBD III эффективнее по сравнению с технологией придорожных приемопередатчиков: большее количество одновременно контролируемых автомобилей и более высокая точность.

4. Диагностические разъемы. Цоколёвка разъёма. Предварительные проверки

В современных автомобилях с помощью разъема OBD с стандартной распиновкой разъема для диагностики к бортовому компьютеру можно подключить специальный адаптер или сканер и провести полную диагностику самостоятельно практически любому автомобилисту. С 1996 года в США была разработана вторая концепция стандарта OBD 2, которая стала обязательной для вновь выпускаемых автомобилей.

Назначение OBD 2 определить:

• тип диагностического разъема;
• распиновку разъема для диагностики;
• электрические протоколы связи и формат сообщения.

OBD-2 поддерживает 5 протоколов обмена данными.

Зная место расположение и стандартную распиновку разъема OBD 2, можно провести проверку авто самостоятельно. Благодаря повсеместному внедрению OBD 2 при диагностике автомобиля можно получить код ошибки, который будет одинаковым вне зависимости от марки и модели автомобиля.

Распиновка диагностического разъема OBD 2 имеет особенный штекер питания от бортовой сети, это позволяет использовать любые сканеры и адаптеры без дополнительных электрических цепей. Если раньше протоколы диагностики показывали лишь общую информацию о наличии какой-либо проблемы, то сейчас, благодаря связи диагностического устройства с электронными блоками автомобиля можно считать более полную информацию о конкретной неисправности.

Каждое подключаемое диагностическое оборудование обязательно соответствует одному из трех международных стандартов:

• CAN;
• SAE J1850;
• ISO 9141-2.

Расположение диагностического разъема с распиновкой OBD 2 для диагностики может сильно отличаться в различных автомобилях. Единого стандарта для местоположения нет, поэтому в таких случаях необходимо обратиться к инструкции по эксплуатации автомобиля.

Несколько распространенных точек расположения диагностического разъема:

• в прорези нижнего кожуха панели приборов в районе левого колена водителя;
• под пепельницей, установленной в центральной части панели приборов (некоторые модели Пежо);
• под пластиковыми заглушками на нижней части панели приборов или на центральной консоли (характерно для продукции концерна VAG);
• на задней стенке панели приборов за корпусом перчаточного ящика (некоторые модели Лада);
• на центральной консоли в районе рычага стояночного тормоза (встречается на некоторых машинах);
• в нижней части ниши подлокотника (распространено на французских автомобилях);
• под капотом вблизи моторного щита (характерно для некоторых машин корейского и японского производства).

4.1. Виды разъемов с распиновкой OBD 2

В начале 2000 годов не существовало строгих требований к наружной форме разъема, и многие автопроизводители самостоятельно назначали конфигурацию устройства. На сегодняшний день есть два типа разъема OBD 2 (Рис. 8. и 9.), обозначаемые как Тип А и Тип В.

Оба штекера практически одинаковые внешне и имеют 16-пиновый выход (два ряда по восемь контактов), отличие состоит только между центральными направляющими пазами.

Нумерация пинов в колодке ведется слева направо, при этом в верхнем ряду стоят контакты с номерами 1-8, а в нижнем — с 9 по 16. Наружная часть корпуса выполнена в форме трапеции со скругленными углами, что обеспечивает надежное подключение диагностического переходника.

Рис. 8. Разновидности разъема — Тип A слева и Тип B справа Ниже представлена схема и назначение контактов в разъеме с

распиновкой OBD 2 (рис. 9.), которые определены стандартом.

Рис. 9. Общее описание штекеров: 1 — резервный, на данный пин может выводиться любой сигнал, который установит завод-изготовитель автомобиля; 2 — канал «К» для передачи различных параметров (может обозначаться — шина J1850); 3 — аналогично первому; 4 — заземление разъема на кузов автомобиля; 5 — заземление сигнала диагностического адаптера; 6 — прямое подключение контакта CAN-шины J2284; 7 -канал «К» по стандарту ISO 9141-2; 8 — аналогично контактам 1 и 3; 9 — аналогично контактам 1 и 3; 10 — пин подключения шины стандарта J1850; 11 — назначение пина задается заводом-изготовителем автомобиля; 12 — аналогично; 13 — аналогично; 14 — дополнительный пин CAN-шины J2284; 15 — канал «L» по стандарту ISO 9141-2;16 — положительный вывод напряжения бортовой сети (12 Вольт)

Примером заводской распиновки разъема OBD 2 может служить Хендай Соната, где на пин 1 подается сигнал от блока управления антиблокировочной системы, а на пин 13 — сигнал от блока управления и датчиков надувных подушек безопасности.

В зависимости от протокола работы допускаются варианты распиновок:

При использовании стандартного протокола ISO 9141-2 он активизируется через пин 7, при этом пины 2 и 10 в разъеме неактивны. Для передачи данных применяются выводы с номерами 4, 5, 7 и 16 (иногда может задействоватся пин номер 15).

При протоколе типа SAE J1850 в варианте VPW (Variable Pulse Width Modulation) задействованы пины 2, 4, 5, а также 16. Разъем характерен для американских и европейских автомобилей Дженерал Моторс.

Использование J1850 в режиме PWM (Pulse Width Modulation) предусматривает дополнительное задействование вывода 10. Такой тип разъема используется на продукции концерна Ford. Для протокола J1850 в любом виде характерно неиспользование вывода с номером 7.

Конечно, для многих подобные схемы и описания распиновок разъема OBD2 очень сложны. Однако на практике многим автомобилистам в силу разных причин приходиться сталкиваться с необходимостью проведения самостоятельной диагностики для оперативной проверки своих сомнений в работе машины, проверки ошибок, настроек.

Очевидные преимущества самостоятельной диагностики через разъем OBD 2:

• Экономия средств;
• Оперативное выявление ошибок и неисправности.

5. «Замороженный» кадр (Freeze frame recorod)

При включении индикатора MIL подпрограмма DE (Executive) заносит в память ЭБУ значения всех параметров на момент появления кода неисправности. Так, в памяти формируется снимок параметров или «замороженный кадр» (Freeze frame record), в котором обычно запоминается следующая информация:

• коды ошибок;
• соотношение воздух/топливо (коэффициент а);
• массовый расход воздуха;
• среднее и мгновенное значения коэффициента коррекции подачи топлива;
• обороты двигателя;
• нагрузка;
• температура охлаждающей жидкости;
• скорость автомобиля;
• абсолютное давление во впускном коллекторе;
• длительность импульса открывания форсунок;
• режим работы системы управления двигателем — замкнутый или разомкнутый.

Снимок содержит информацию о параметрах на момент записи только первого из всех возможных кодов ошибок. Автопроизводители как правило усложняют программное обеспечение с целью записи большого числа кадров для нескольких кодов ошибок. Но эти дополнительные кадры данных доступны только для специализированных дилерских сканеров и для прочтения в условиях эксплуатации не открываются.

При стирании кода ошибки стирается и соответствующий «замороженный» кадр с параметрами.