Cовременные электронные системы, предназначенные для управления узлами и агрегатами автомобиля, оснащены так называемыми системами самодиагностики, которые информируют водителя о появлении некоторых неисправностей. Так, например, на приборном щитке многих автомобилей имеется многофункциональный индикатор — лампочка Check Engine (в старых моделях эту роль иногда выполняли специальные светодиоды, расположенные непосредственно на устройствах управления), которая обычно загорается при включении зажигания и гаснет через некоторое время после запуска двигателя. Если же при самодиагностике обнаружатся неисправные компоненты (из тех, что подлежат диагностике), то индикатор не погаснет. В случае возникновения некоторых неисправностей во время движения индикатор также загорается, а при однократной мелкой неисправности он может и погаснуть (сохранив ошибку в памяти для последующего считывания), но если он продолжает гореть, то не удастся избежать немедленной остановки, более глубокой диагностики и ремонта.
Системы диагностики на разных автомобилях могут различаться, но принцип действия всех систем схож: блоком управления считываются показания датчиков на разных режимах работы в процессе эксплуатации автомобиля (запуск, прогрев, холостой ход, разгон и торможение и т.д.). Показания датчиков бывают статическими (дискретными) или динамическими (изменяющимися во времени). Статические показания датчиков обычно определяются неким пороговым значением — импульсом определенного уровня или «переключателем» (то есть наличием или отсутствием сигнала), а динамические, как правило, передают изменения параметра и проверяются на допустимые диапазоны (верхний и/или нижний пределы). Все диагностические системы хранят и отображают статические данные — «коды ошибок» и динамические характеристики.
На дискретные показания датчиков система самодиагностики реагирует обычно только при отсутствии электрического контакта (возвращает сигнал о неисправности датчика), а изменение динамических показателей отслеживается по таблицам, хранящимся в памяти устройства управления. Впрочем, один и тот же датчик может проверяться как на электрический контакт, так и на допустимые пределы изменения. И тогда для одного устройства могут быть две ошибки: либо отсутствие сигнала, либо выход за предельные параметры.
Устройство управления может состоять из нескольких блоков: отдельно для двигателя — ECU (Engine Control Unit) или ECM (Engine Control Module), отдельно для антиблокировочной системы тормозов — ABS, отдельно для подушек безопасности — SRS (Air Bag Supplemental Restraint System), для автоматической коробки передач — A/T (Electronic Automatic Transaxles) и т.д. Но при получении сигнала об ошибке современная система диагностики обязана ответить унифицированно:
во-первых, классифицировать неисправность по номеру (коду ошибки) и запомнить этот код в долговременной памяти;
во-вторых, предпринять корректирующие действия, предусмотренные на этот случай управляющей программой.
После этого сохраненные в памяти коды ошибок считываются специальным прибором (сканером) или вручную, при помощи определенной процедуры, которая вводит электронный блок управления в режим индикации кодов самодиагностики. После их изучения и анализа дополнительных данных принимается решение о том, что делать дальше.
Однако следует отметить, что часть параметров, определяющих состояние двигателя, остается вне зоны контроля. И даже после считывания кодов важно не только их идентифицировать, но и определить правильную причину возникновения неисправности.
Необходимо помнить, что автомобиль — это набор сложных устройств и агрегатов и что его состояние зависит от большого числа параметров. Таким образом, даже незначительная на первый взгляд неисправность может вызвать целую комбинацию кодов, но в то же время ни один из них не даст ответа на вопрос о том, что же в действительности сломалось. Следовательно, для установления точного диагноза требуется инженерная квалификация, а также наличие довольно длительного периода времени. После чтения кода ошибки нужно выполнить дополнительные проверочные операции для того, чтобы убедиться в правильной интерпретации кода. Так, например, очень часто коды неисправностей возникают из-за того, что после тех или иных ремонтных операций на автомобиле просто забывают подсоединить разъем или повреждают электропроводку.
Большинство автомобильных компьютеров (управляющих устройств) запоминают и хранят данные о функционировании систем автомобиля для оптимизации эксплуатационных характеристик и улучшения работоспособности. После обнуления памяти устройство управления будет использовать значения, заданные по умолчанию, до тех пор, пока не будет записана новая информация о каждом компоненте системы. В течение нескольких рабочих циклов компьютер восстанавливает оптимальные значения и запоминает их снова (устройство управления может запоминать данные о 40 или более параметрах автомобиля). В ходе стадии переобучения может наблюдаться некоторое ухудшение «поведения» автомобиля: могут возникнуть резкое или нечеткое переключение передач, низкие или нестабильные обороты холостого хода; могут появиться даже перебои в двигателе, связанные с переобогащением или, напротив, с переобеднением горючей смеси, а также, как следствие, возрастет расход топлива. Однако эти симптомы должны быстро исчезнуть после запоминания компьютером ряда циклов вождения (то есть примерно через 30-40 км).
Вы можете спросить: «Зачем же тогда нужна вся эта компьютерная диагностика, если окончательное решение все равно принимает специалист?» Дело в том, что человеку свойственно ошибаться, и чем больше информации ему приходится анализировать, тем выше вероятность такой ошибки. А с помощью подобных диагностических систем можно очень эффективно сузить поле поиска и определить характер неисправности, не прибегая к ненужным (а зачастую и очень трудоемким!) «хирургическим» вмешательствам. Кроме того, при проведении регулярной плановой диагностики, результаты которой фиксируются и запоминаются, можно прогнозировать возможные неисправности, которые еще не возникли и не переросли в фатальные. А с исправно работающим мотором (во всяком случае — на первый взгляд) вряд ли кто-нибудь станет всерьез возиться, если только диагностика не будет столь простой, как компьютерная.
Методика проведения компьютерной диагностики
Очевидно, что грамотная диагностика и поиск неисправности занимают подчас значительно больше времени, нежели починка. И здесь встречаются две крайности: первая — это классическая ситуация «развода», когда клиенту последовательно предлагают заменить деталь за деталью на новые и посмотреть, что получится, по принципу «хуже не будет!». Хорошо, если такой метод приведет к устранению неисправности до того, как ваш кошелек заметно опустеет! Понятно, что здесь мы имеем дело с элементарным надувательством или, в лучшем случае, с неумением правильно диагностировать ситуацию.
В то же время слепая вера в компьютерную диагностику, которая подчас обнаруживает не причину, а лишь следствие возникшей неполадки, может обернуться не менее печальными последствиями и ввести клиента в еще большие расходы.
В идеальном случае диагностика должна состоять из следующих этапов:
На первом используются все доступные средства компьютерной диагностики и считываются не только коды ошибок, но и все цифровые данные, прямо или косвенно относящиеся к возникшей проблеме. Здесь надо понимать, что «говорит» сканер и насколько полно он «расшифровывает» найденные неисправности.
На втором этапе все эти данные должны быть дополнительно подвергнуты электрической (аналоговой) проверке. И в первую очередь необходимо тщательно проверить электрическую систему автомобиля (аккумулятор, генератор, провода и контакты), чтобы убедиться в ее полной исправности. В противном случае полученная цифровая информация просто бессмысленна, ибо электроника — это «наука о контактах»!
Далее необходимо, чтобы сканер «взял» проверяемую машину, то есть разрешил просмотр данных в режиме реального времени (эта функция обычно называется Data Stream — отображение потока данных). Данная функция может использоваться для проверки сигналов датчиков и других элементов систем управления в режиме реального времени. Таким образом, на дисплей сканера выводятся сигналы датчиков автомобиля и параметры системы впрыска топлива в течение некоторого времени в режимах холостого хода, а также увеличения и сброса скорости вращения вала двигателя. После этого проводится анализ полученных результатов и делаются выводы о правильности работы системы, наличии и характере неисправностей. Одним из основных преимуществ того или иного сканера в этом случае является возможность работы в режиме многоканального осциллографа, то есть получения графиков зависимости параметров не только от времени, но и от других параметров, а также исследование влияния изменения определенного параметра на тот, что выбран для анализа. И еще больше облегчает нахождение причин неисправностей возможность сравнения осциллограмм, полученных при тестировании, со стандартными осциллограммами для подобных автомобилей. Правда, здесь вам потребуются инженерные знания и общее понимание процессов, происходящих в автомобиле. Если же четко расписанной методики тестирования и вспомогательной информации по устранению конкретной неисправности у вас нет, то лучше обратиться к специалисту.
И в завершение, следует стереть из памяти контроллера коды ошибок и провести повторную инициализацию системы. При первой активации системы после стирания памяти контроллера управления (это может произойти также и после отключения аккумулятора в процессе ремонта либо замены каких-либо узлов или деталей) потребуется процедура повторной инициализации («переобучение» компьютера).
Стандарты в автомобильной диагностике
До 1994 года в мировой автомобильной промышленности применялись различные системы, стандарты и протоколы для диагностики, которые мы условно назовем системами семейства OBD-I (On Board Diagnostic). Процедура считывания кодов систем OBD-I напоминала азбуку Морзе: короткие импульсы (длительностью 0,2 с) обозначали единицы, а длинные (1,2 с) — десятки. Паузы между импульсами внутри одного кода составляли приблизительно 0,3 с, а сами коды (если их несколько) разделялись длинными паузами в 1,8-2 с. Коды диагностики OBD-I были двузначными (их также называют «короткими» — в отличие от «длинных» пятизначных кодов расширенной диагностики более поздних систем).
К 1995 году начали появляться так называемые расширенные системы, которые долгое время сосуществовали с прежними, но уже с 1996 года по требованиям Агентства по защите окружающей среды Соединенных Штатов (US Environmental Protection Agency, U.S. EPA) и благодаря усилиям Ассоциации инженеров автомобилестроения (Society of Automotive Engineers, SAE) были повсеместно внедрены единые стандарты самодиагностики, протоколов обмена данными, унифицированы требования к диагностическим средствам и структуре кодов. Таким образом, начиная с этого времени все автомобили и грузовики малой грузоподъемности, произведенные для продажи в Соединенных Штатах Америки, оборудуются единой системой самодиагностики OВD-II, а с 2000 года, согласно директиве 98/69EG, все новые автомобили с бензиновыми двигателями и в Европе диагностируются только по этому стандарту. Постепенно на данную систему переходят и автомобильные производители других регионов мира. Признаком этой системы является обязательное наличие в салоне автомобиля характерного 16-контактного диагностического разъема. К сожалению, современные системы, несмотря на всеобщую стандартизацию, продолжают использовать различные протоколы для связи с модулем управления.
OBD-II-совместимый автомобиль может использовать любой из следующих протоколов:
J1850 VPW,
J1850 PWM,
ISO 9141-2,
ISO 14230-4
Keyword Protocol (KWP) 2000.
Во всех протоколах применяется импульсно-кодовая модуляция переменной или постоянной длины на основе CAN-bus (подробнее об этом см. http://www.obdii.com либо по-русски — http://future.guarta.ru/obdii).
Однако если для считывания данных в прежней системе применялись только специальные дилерские сканеры (или неудобная процедура активизации модуля, уникальная для каждой марки), то c введением OBD-II стандарта появилась возможность пользоваться универсальными OBD-II-сканерами.
Назначение всех диагностических систем — унифицированное определение неисправностей в различных узлах и агрегатах автомобиля для принятия решения о последующем ремонте. Но если в системах семейства OBD-I было предусмотрено определение неисправностей ограниченного спектра (двигателя, подушек безопасности, тормозной системы ABS и автоматической коробки передач), то в OBD-II перечень диагностируемых узлов расширен (к перечисленному добавились также климатическая установка, иммобилайзер и различное дополнительное оборудование). Кроме того, значительно увеличилось количество диагностических кодов (их теперь более 3000). Кстати, для диагностики даже такого «механического» устройства, как термостат, на современных автомобилях тоже используются соответствующие алгоритмы и коды ошибок.
Усложнение систем и их перенасыщенность электроникой, в свою очередь, привели к усложнению собственно методов диагностики неисправностей, а требования к техническому персоналу и к качеству применяемого диагностического оборудования значительно возросли.
Диагностика при помощи ПК
В качестве устройства для компьютерной диагностики применяются:
Стационарные мотор-тестеры — многофункциональные устройства всесторонней автомобильной диагностики, в которых OBD-II-сканер присутствует как малая часть универсальной системы газоанализа, измерения компрессии, давления топлива, разряжения во впускном коллекторе и многого другого. Естественно, стоят такие системы многие тысячи долларов, так что диагностика с их помощью — удовольствие довольно дорогое.
Специализированные дилерские сканеры (или так называемые универсальные дилерские приборы) — многофункциональные цифровые устройства, представляющие собой комбинацию мультиметра, осциллографа и микрокомпьютера со специализированной базой (иногда на сменном картридже для конкретной модели автомобиля). Они имеют узкую специализацию по марке, модели и модификации того или иного автомобиля).
Компьютерные тестовые системы, которые представляют собой обычный персональный компьютер, ноутбук или карманный компьютер произвольной конфигурации с соответствующим программным обеспечением и диагностическим интерфейсом, являющемся "посредником" между автомобилем и компьютером. В таком соединительном интерфейсе стоит программируемый микроконтроллер c зашитыми протоколами обмена, так что напрямую соединить систему OBD-II с компьютером вам не удастся. Стоимость программного обеспечения вместе с интерфейсом значительно варьируется.
Компьютерная тестовая система является самой гибкой из всех перечисленных. Она позволяет считывать коды OBD-II и потоки данных в реальном времени и представлять их в интуитивно понятном виде, то есть не в численной форме, а в виде описания возможных неисправностей, в виде таблиц, а также в графическом виде, в том числе в форме многопараметрических графиков. При помощи такой системы можно проводить и виртуальные тесты: изменять вручную один из параметров и смотреть, что будет происходить с остальными. При этом в реальном времени ведется протокол, необходимый для детального анализа переходных процессов. Такие протоколы удобно сохранять в log-файлах по датам, что может пригодиться для ведения плановой диагностики: можно постепенно накапливать «историю мотора» и своевременно выявлять вероятные проблемы. Все данные можно распечатать в удобной для чтения форме, сохранить в формате MS Excel и оставить резервную копию на внешнем носителе.
