Poradnik. Diagnostyka Pojazdowa OBD II EOBD, Kody usterek, Kasowanie Inspekcji Serwisowej INSP

Transkrypt

1 Poradnik Diagnostyka Pojazdowa OBD II EOBD, Kody usterek, Kasowanie Inspekcji Serwisowej INSP Opracowanie : Dr mgr inŝ. M. Ł. Nowak Wydawnictwo: Warsztat Sp. z o.o. Nr wydania 10/06 1

2 Spis treści: Wstęp... 2 Rozdział 1. Systemy diagnostyczne Standardy systemów diagnostyki pokładowej RóŜnice pomiędzy systemami diag. pokładowej OBDII EPA i standardu EOBD Systemy diagnostyki pokładowej samochodu... 7 Rozdział 2. System diagnostyki pokładowej OBD Norma DIN ISO Norma DIN ISO Rozdział 3. System diagnostyki pokładowej OBDII i EOBD Rozdział 4. Interfejs systemów diagnostyki pokładowej Złącza diagnostyczne i linie komunikacji w systemach diagnostycznych Komunikacja (transfer danych) Tester diagnostyczny Kody usterki Rejestracja kodu usterki Kasowanie kodu usterki Kontrolka informująca o nieprawidłowej pracy (MIL) Rozdział 5. Cel stosowania diagnostyki pokładowej podsumowanie, wnioski Rozdział 6. Kody usterek Rozdział 7. Kasowanie Inspekcji Serwisowych

3 Wstęp: W 1988 roku w USA w Kalifornii coraz większą uwagę nakładano na zanieczyszczenia powietrza. W tym celu powołano Kalifornijską Radę ds. Zasobów Powietrza CARB (California Air Resources Board), która zakładała wykorzystanie diagnostyki,, własnej przez pojazd na jego pokładzie. Stąd określenie diagnostyka pokładowa On Board Diagnosis OBD. Dzięki tej diagnostyce usterka moŝe być wykryta w miejscu jej powstania. Przepisy normujące taki sposób diagnozowania zostały zdefiniowane po raz pierwszy i nazwane standardem OBDI. Diagnostyka pokładowa tego standardu była obowiązkowa dla samochodów od roku modelowego 1988 ( nowe modele samochodów, które w danym roku zostały homologowane i tym samym dopuszczone do sprzedaŝy). W ramach standardu OBD I została nakazana kontrola wszystkich układów samochodu, których praca ma wpływ na skład emitowanych spalin oraz które są połączone elektrycznie (chodzi o połączenie ze sterownikiem silnika lub zespołu napędowego). Kontrola ograniczała się tylko do rozpoznania nieprawidłowego działania. Wykryta usterka musiała być zapisana w pamięci kodów usterek sterownika. Informacja o nieprawidłowej pracy była sygnalizowana kontrolka, oznaczoną skrótem MIL (Malfunction Indicatior Light - Świetlny wskaźnik nieprawidłowego działania), zamontowaną na desce rozdzielczej samochodu. W ten sposób zapewniono moŝliwość prostej kontroli przez policję. Rozwiązania szczegółowe, jak np.: miejsce montaŝu gniazdka diagnostycznego, protokół transmisji danych, przebieg wymiany danych (tzw. komunikacja) i inne zostały precyzyjnie określone i opisane przez organizację normalizacyjną SAE (Society of Automobile Engineers - Stowarzyszenie InŜynierów Techniki Samochodowej). Dla samochodów od roku modelowego 1994, sprzedawanych w USA, obowiązkowa była juŝ diagnostyka pokładowa standardu OBD II. Głównym celem diagnostyki pokładowej standardu OBD II jest minimalizacja emisji szkodliwych składników spalin przez samochody, dlatego teŝ dla zrozumienia zasad pracy systemu niezbędna jest podstawowa wiedza o powstawaniu poszczególnych składników spalin oraz o rozwiązaniach technicznych, które wpływają na wielkość ich emisji. Począwszy od roku modelowego 1994 systemy diagnostyki pokładowej standardu OBD I były zastępowane układami standardu OBD II (dotyczy to samochodów fabrycznie nowych. Od dnia nie moŝna było juŝ starać się o zwolnienie z obowiązku wyposaŝenia samochodu w układ standardu OBD II lub odstępstwa od tego systemu. WyposaŜenie w system standardu OBD II było obowiązkowe dla samochodów osobowych i lekkich samochodów uŝytkowych z silnikami ZI, a od roku modelowego równieŝ dla takich samochodów z silnikami ZS. Systemy te były kontynuacją systemów standardu OBD I. Zaostrzeniu uległy kryteria diagnostyki wykonywanej w pojeździe oraz rozszerzył się jej zakres. Europejskie odpowiedniki tych norm przygotowała Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna ISO (International Organization for Standardization). Przy tej okazji, Europejscy producenci samochodów przeforsowali przyjęcie normy ISO141-2, wraz z taka definicją diagnostyki pokładowej, zgodnie z którą komunikacja sterowników z oprogramowaniem zgodnym ze standardem OBD II spełnia zarówno wymagania normy SAE J1830, jak i normy ISO Normà ISO została dopuszczona moŝliwość komunikacji za pośrednictwem sieci standardu CAN (Controller Area Network- Sieć Obszaru Sterownika). 3

4 W Europie jest wprowadzana diagnostyka pokładowa standardu EOBD. Od 2000 r. Homologowane są tylko samochody, które mają układ diagnostyki pokładowej spełniający odpowiednie normy. W takich pojazdach, za pośrednictwem znormalizowanego złącza diagnostycznego, mogą być odczytywane za pomocą skanera parametry, na podstawie których wnioskuje się o składzie emitowanych spalin. Od 2003 r. w układy diagnostyki pokładowej są wyposaŝone samochody z silnikami ZS. 4

5 1. Systemy diagnostyczne Praktycznie od momentu pojawienia się w samochodach elektronicznych układu sterujących stosowano funkcje autodiagnostyki tych układów. O negatywnym wyniku kontroli kierowca jest przewaŝnie powiadamiany, a pracownik serwisu ma moŝliwość dowiedzenia się ze sterowników układu, jaka usterka została przez nie wykryta. PoniewaŜ układy są coraz bardziej skomplikowane, więc i układy kontrolujące ich sprawność zostały rozbudowane do całych systemów. Producenci dąŝą do tego, aby: jak najwięcej procesów, układów i ich elementów było kontrolowanych przez systemy diagnostyki pokładowej czynności kontrolne, jeśli jest to poŝądane, były wykonywane w warunkach obciąŝeń, jakich nie moŝna uzyskać dla samochodu stojącego np. w serwisie. Systemy diagnostyki pokładowej samochodów róŝnych marek mają róŝny zakres diagnostyki oraz wymagają róŝnych programów do komunikacji pomiędzy nimi a zewnętrznymi urządzeniami diagnostycznymi, będącymi na wyposaŝeniu serwisów. Diagnostyka pokładowa standardu OBD II/EOBD to początek ujednolicania tych systemów i urządzeń do diagnostyki samochodów. Aby wiedzieć, jakie moŝliwości oferują systemy diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD, warto poznać standardy systemów diagnostyki pokładowej, w które mogą być wyposaŝone samochody. 1.1 Standardy systemów diagnostyki pokładowej Stosowane w samochodach standardy systemów diagnostyki pokładowej są przedstawione na rys Pierwszym standardem diagnostyki pokładowej, stosowanym do chwili obecnej, o większych moŝliwościach niŝ pierwotnie, jest standard własny producenta samochodu. To producent samochodu określa: układy podlegające kontroli, jej zakres i kryteria oceny wyników kontroli protokół przesyłu danych pomiędzy sterownikami układów objętych przez ten system a zewnętrznym urządzeniem diagnostycznym informacje przekazywane za pośrednictwem złącza diagnostycznego do zewnętrznego urządzenia diagnostycznego i inne jego funkcje Są to systemy, których wykorzystanie do diagnostyki samochodu wymaga stosowania urządzeń diagnostycznych z odpowiednim dla danego modelu samochodu złączem diagnostycznym i oprogramowaniem. 5

6 Rys. 1.1 Standardy diagnostyki pokładowej Systemy diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD róŝnią się od systemów standardu własnego producenta samochodu tym, Ŝe normy określają: układy podlegające ich kontroli, jej zakres i kryteria oceny wyników kontroli protokoły przesyłu danych pomiędzy sterownikami układów objętych przez ten system a zewnętrznym urządzeniem diagnostycznym (skanerem) informacje przekazywane za pośrednictwem złącza diagnostycznego do zewnętrznego urządzenia diagnostycznego i inne jego funkcje. Do diagnostyki układów objętych przez systemem diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD w samochodach róŝnych producentów, z wykorzystaniem informacji odczytywanych z tego systemu, wystarczy mieć jedno urządzenie, zwane skanerem systemu diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD. Niestety system diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD obejmuje aktualnie tylko układ napędowy (silnik i skrzyni biegów). To, czy w danym samochodzie jest system diagnostyki pokładowej standardu OBD I, OBD II czy EOBD, zaleŝy od regionu Świata, kraju lub jego części, na rynek którego dany samochód jest przeznaczony do sprzedaŝy. Właściwie są trzy standardy diagnostyki pokładowej: OBD II CARB - obowiązujący w stanie Kalifornia, w USA OBD II EPA - zwany federalnym, obowiązujący we wszystkich innych stanach USA, z wyjątkiem Kalifornii EOBD - obowiązujący w Europie Najczęściej spotykane są w naszym kraju samochody z systemami diagnostyki pokładowej standardu EOBD, oraz, znacznie rzadziej, standardu OBD II EPA. 6

7 1.2 RóŜnice pomiędzy systemami diagnostyki pokładowej standardu OBD II i standardu EOBD Podstawową róŝnicą między systemami diagnostyki pokładowej standardu OBD II EPA i standardu EOBD, jest ich powiązanie z normami emisji szkodliwych składników spalin, a więc równieŝ z homologacyjnymi testami drogowymi. Homologacyjny test drogowy oddaje charakterystyczny sposób jazdy samochodem dla danej części świata lub dla określonego kraju. Jest on stosowany podczas homologacji pojazdu do oceny, czy emisja szkodliwych składników spalin w tym pojeździe jest zgodna z normą obowiązującą w kraju lub w regionie, w którym pojazd ten jest sprzedawany. Zadaniem układów diagnostyki pokładowej standardów OBD II EPA i OBD II CARB jest stałe nadzorowanie, czy emisja choć jednego szkodliwego składnika spalin (CO, HC lub NOX) przekracza lub nie dopuszczalne wartości emisji tego składnika spalin, ustalone przez normą, dla samochodu będącego w eksploatacji. Jeśli system diagnostyki pokładowej standardu OBD II EPA ocenia, Ŝe emisje wszystkich szkodliwych składników spalin są mniejsze od wartości dopuszczalnych, dla samochodu będącego w eksploatacji, to system standardu OBD II EPA uznaje ten stan za prawidłowy, jeśli nie występują jednocześnie inne uszkodzenia, np. przerwy, zwarcia w obwodach elektrycznych. Jeśli natomiast, wg oceny układu diagnostyki pokładowej standardu OBD II EPA, emisja choć jednego składnika szkodliwego jest wyŝsza od wartości dopuszczalnej dla samochodu będącego w eksploatacji, to układ OBD II EPA uznaje ten stan za uszkodzenie. Producent pojazdu musi udowodnić w trakcie badań homologacyjnych, Ŝe układ diagnostyki pokładowej standardu OBD II EPA działa w powyŝszy sposób. W tym celu, samochód z określoną niesprawnością zespołu napędowego jest badany podczas jazdy w teście drogowym i mierzone są emisje poszczególnych szkodliwych składników spalin. Jeśli przynajmniej jedna wartość emisji składnika szkodliwego jest większa od wartości dopuszczalnej dla samochodów będących w eksploatacji, to występująca niesprawność musi być wykryta przez układ diagnostyki pokładowej standardu OBD II EPA, w czasie trwania testu drogowego, tylko na podstawie analizy sygnałów z czujników i wyników testów elementów układu. W systemie diagnostyki pokładowej standardu OBD II CARB (dla stanu Kalifornia) jest inny sposób ustalania dopuszczalnych wartości emisji składników spalin, dla samochodu będącego w eksploatacji, ale ta sama zasada orzekania o nieprawidłowym przebiegu procesu, uszkodzeniu obwodu lub jego elementu, jak w systemach standardu OBD II EPA. RównieŜ w celu stałej kontroli emisji szkodliwych składników spalin, przez samochody będące w eksploatacji i homologowane na podstawie normy Euro III, z wykorzystaniem europejskiego testu drogowego NEDC, samochody zgodnie z wymaganiami tej normy zostały wyposaŝone w system diagnostyki pokładowej standardu EOBD. Jego zadaniem jest stałe nadzorowanie, czy emisja choć jednego szkodliwego składnika spalin (CO, HC lub NOX), przekracza lub nie dopuszczalną wartość jego emisji, dla samochodu będącego w eksploatacji. Dopuszczalne wartości emisji są następujące: dla CO - 3,2 g/km dla HC - 0,4 g/km dla NOX - 0,6 g/km Są to wyŝsze wartości emisji od wartości emisji określonych w normie Euro III dla badań homologacyjnych, wykonywanych z wykorzystaniem testu drogowego NEDC. Jeśli system diagnostyki pokładowej standardu EOBD oceni, Ŝe emisja wszystkich szkodliwych składników spalin jest mniejsza od podanych wartości dopuszczalnych, dla samochodu będącego w eksploatacji, to układ EOBD uznaje ten stan za prawidłowy, jeśli nie 7

8 występują jednocześnie inne uszkodzenia, np. przerwy, zwarcia w obwodach elektrycznych. Jeśli natomiast, wg oceny systemu diagnostyki pokładowej standardu EOBD, emisja choć jednego szkodliwego składnika spalin jest większa od wartości dopuszczalnej dla samochodu będącego w eksploatacji, to układ EOBD uznaje ten stan za uszkodzenie. Wyjątkiem od tej zasady, w systemach diagnostyki pokładowej standardu EOBD, jest konwerter katalityczny, którego sprawność jest aktualnie oceniana tylko na podstawie emisji węglowodorów (HC). Producent pojazdu, w trakcie badań homologacyjnych, musi udowodnić, Ŝe układ diagnostyki pokładowej standardu EOBD działa w powyŝszy sposób. W tym celu, samochód z określonà niesprawnością zespołu napędowego jest badany podczas jazdy w teście drogowym NEDC i mierzona jest emisja poszczególnych szkodliwych składników splin. Jeśli przynajmniej jedna wartość emisji składnika szkodliwego jest większa od wartości dopuszczalnej dla samochodów będących w eksploatacji (dla konwertera katalitycznego tylko emisja węglowodorów (HC)), to występująca niesprawność musi być wykryta przez układ diagnostyki pokładowej, w czasie trwania testu drogowego NEDC, tylko na podstawie analizy sygnałów z czujników i wyników testów elementów układu, systemy diagnostyki pokładowej standardów OBD II EPA, OBD II CARB i EOBD nie przeprowadzają bezpośrednio analizy spalin. Ocena wpływu nieprawidłowego przebiegu procesu spalania (kontrola występowania wypadania zapłonu) na wzrost emisji składników szkodliwych spalin i moŝliwość uszkodzenia konwertera katalitycznego oraz uszkodzeń kontrolowanych układów i ich elementów na wzrost emisji składników szkodliwych spalin, jest przeprowadzana tylko przez program zapisany w sterowniku zespołu napędowego (silnika i skrzyni biegów), na podstawie analizy sygnałów z czujników i wyników specjalnie opracowanych i wykonywanych okresowo testów układów i ich elementów W róŝnych obszarach pracy silnika jest tez kontrolowany proces spalania, pod kątem występowania wypadania zapłonu. System diagnostyki pokładowej standardu OBD II EPA nadzoruje, czy nie wypadają zapłony w całym zakresie prędkości obrotowej, aŝ do maksymalnej prędkości obrotowej silnika. System diagnostyki pokładowej standardu EOBD czyni to tylko do prędkości obrotowej 4500 obr/min (jest to pewne uproszczenie), dlatego system tego standardu moŝe nie wykrywać wypadania zapłonu powyŝej tej prędkości obrotowej. RóŜnice w zakresie diagnostyki wykonywanej przez systemy diagnostyki pokładowej standardów OBD II EPA i EOBD, po 2005 r. prawdopodobnie zmniejszą się. 1.3 Systemy diagnostyki pokładowej samochodu Samochody wyprodukowane przed wprowadzeniem obowiązku stosowania systemów diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD mają tylko system standardu własnego producenta samochodu. Obejmuje on nadzorem wszystkie te układy, które wg producenta samochodu tego wymagają. Samochody produkowane po wprowadzeniu obowiązku stosowania systemów diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD, obok systemu tego standardu, mają teŝ system standardu własnego producenta samochodu. System diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD obejmuje aktualnie tylko zespół napędowy i kontroluje go w zakresie określonym przez normy, bo tylko tego wymaga ustawodawca. 8

9 System diagnostyki pokładowej standardu własnego producenta samochodu obejmuje nadzorem: równieŝ zespół napędowy, ale kontroluje go w zakresie określonym przez producenta samochodu zakres kontroli i dostępnych funkcji diagnostycznych jest szerszy niŝ nakazują to normy standardu OBD II/EOBD, ale równieŝ, w systemie diagnostyki pokładowej standardu własnego producenta samochodu mogą nie być dostępne informacje przekazywane przez system diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD (np. informacje o monitorach ciągłych i okresowych) wszystkie układy, które wg producenta samochodu tego wymagają, w zakresie przez niego określonym ZaleŜnie od standardów systemu diagnostycznego, zamontowanych w samochodzie oraz układu, które chcemy sprawdzać, do diagnostyki konieczne są określone urządzenia. Rys. 1.2 Standardy stosowanych systemów diagnostyki pokładowej samochodu i układy objęte ich kontrolą, przed wprowadzeniem (a) i po wprowadzeniu (b) obowiązku stosowania systemów standardu OBDII/EOBD Urządzenia do diagnostyki układów objętych systemami diagnostyki pokładowej Podział urządzeń do diagnostyki układów samochodów, ze względu na moŝliwy zakres diagnostyki układów objętych przez systemy diagnostyki pokładowej standardu własnego producenta samochodu lub standardu OBD II/EOBD, przedstawia rys 1.3 9

10 Rys. 1.3 Podział urządzeń do diagnostyki układów samochodu Najszerszy zakres moŝliwości diagnostycznych oferują testery diagnostyczne fabryczne, przeznaczone dla samochodów określonej marki, czy nawet określonych modeli samochodów. Przy uŝyciu tych testerów moŝna diagnozować, na podstawie informacji odczytywanych przez złącze diagnostyczne, wszystkie elektronicznie sterowane układy samochodu. Są to np. testery: Tech1A, Tech2, VAG-1552 i VAS Warunkiem wykorzystania testerów diagnostycznych fabrycznych jest posiadanie odpowiedniego dla danego modelu samochodu oprogramowania. UŜywają ich głównie serwisy autoryzowane, a rzadko serwisy niezaleŝne, bo same urządzenia oraz nowe wersje oprogramowania dla nich są trudne lub niemoŝliwe do kupienia. Mogą mieć one teŝ funkcję skanera systemów diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD, aby była moŝliwość odczytywania wszystkich informacji dostępnych w tym systemie, w porządku określonym przez normę. Testery diagnostyczne ogólnodostępne to takie, które moŝna zakupić na wolnym rynku. Na podstawie informacji odczytywanych przez złącze diagnostyczne moŝna diagnozować te elektronicznie sterowane układy samochodu, dla których mamy wtyczkę do złącza diagnostycznego i oprogramowanie. W ofercie firmy Bosch są to testery: KTS-520, KTS-550 i KTS-650. Testery KTS-520 i KTS-550 są interfejsami przeznaczonymi do współpracy z komputerem wyposaŝonym w odpowiednie oprogramowanie. Są pomocne do diagnostyki układów elektronicznych samochodu, na podstawie informacji odczytywanych przez złącze diagnostyczne. Tester diagnostyczny KTS-520 ma dodatkowo funkcją multimetru, a KTS funkcją oscyloskopu. Tester diagnostyczny KTS-650 jest samodzielnym urządzeniem do diagnostyki układu elektronicznych samochodu, na podstawie informacji odczytywanych przez złącze diagnostyczne. Ma dodatkowo funkcją oscyloskopu. Warunkiem wykorzystania testera diagnostycznego ogólnodostępnego do diagnostyki określonego układu np. ABS, w określonym modelu samochodu, jest posiadanie przez tester diagnostyczny odpowiedniego oprogramowania do komunikacji z jednym lub więcej sterownikami samochodu, np. ze sterownikiem układu ABS. W przeciwnym razie jest ono całkowicie nieprzydatne, jeśli chodzi o diagnostykę określonego układu, w określonym modelu samochodu, na podstawie informacji odczytywanych za pośrednictwem gniazdka diagnostycznego. Testery diagnostyczne KTS-520, KTS-550 i KTS- 650 mają równieŝ funkcją skanera systemów diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD. Daje to dwie moŝliwości: 10

11 diagnostyki układów zespołu napędowego w samochodach z systemem diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD, dla których nie mamy oprogramowania umoŝliwiającego diagnostykę z wykorzystaniem moŝliwości oferowanych przez system diagnostyki pokładowej standardu własnego producenta samochodu odczytywania wszystkich informacji dostępnych w systemie diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD, w porządku określonym przez normę. Kolejną grupą, są urządzenia do odczytywania informacji dostępnych w systemie diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD, zwane skanerami. Klasycznym urządzeniem tego typu w ofercie Boscha jest KTS-100 (rys. 1.4 a). Ma on wszystkie funkcje, które według normy musi mieć skaner. Skaner ten jest równieŝ oferowany w formie zewnętrznego modułu z oprogramowaniem, o nazwie KTS-1001 ( rys. 1,4 b). Jest on przeznaczony do montaŝu na zewnątrz urządzenia. UmoŜliwia rozszerzenie moŝliwości np. posiadanej juŝ stacji do analizy spalin, zbudowanej na bazie komputera klasy PC, o funkcję skanera systemów diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD. Ostatnią grupą urządzeń są analizatory spalin, z funkcją skanera systemów diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD. Jeśli kupujemy nowy analizator spalin firmy Bosch, np. BEA 350, to moŝe on być dodatkowo wyposaŝony w taką funkcję. (rys 1.5) Rys. 1.4 Skanery firmy Bosch: a.)kts-100, b.) KTS-1001 Rys. 1.5 Analizator spalin Bosch. BEA

12 Skanery systemów diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD (rys. 2.4) lub urządzenia z tą funkcją, umoŝliwiają aktualnie tylko diagnostykę zespołu napędowego. Skaner lub urządzenie z taką funkcją moŝna wykorzystać w kaŝdym samochodzie z systemem diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD, jeśli system ten jest wykonany zgodnie z normami. 12

13 2. System diagnostyki pokładowej OBD Począwszy od roku modelowego 1988 rozpoczęto w USA wprowadzanie diagnostyki pokładowej standardu OBD I (dotyczyło to tylko samochodów fabrycznie nowych, sprzedawanych na rynku USA). W ramach standardu OBD I została nakazana kontrola wszystkich układów samochodu, których praca ma wpływ na skład emitowanych spalin oraz które są połączone elektrycznie - chodzi o połączenie ze sterownikiem silnika lub zespołu napędowego. Kontrola ograniczała się tylko do rozpoznania nieprawidłowego działania. Wykryta usterka musiała być zapisana w pamięci kodów usterek sterownika. Informacja o nieprawidłowej pracy była sygnalizowana kontrolką, oznaczoną skrótem MIL (Malfunction Indicatior Light - świetlny wskaźnik nieprawidłowego działania), zamontowaną na desce rozdzielczej samochodu. W ten sposób zapewniono moŝliwość prostej kontroli przez policję. Podstawowe cechy systemów OBD I: - samochody muszą być wyposaŝone w układy elektroniczne, które same siebie kontrolują (jest to funkcja tzw. samodiagnozy), - informacja o wystąpieniu usterki, wpływającej na skład emitowanych spalin, musi być sygnalizowana kontrolką MIL zamontowaną na desce rozdzielczej, - usterka musi być zapamiętana w pamięci sterownika, a informacja o niej musi być moŝliwa do odczytania za pomocą urządzeń zamontowanych w samochodzie (np. odczyt informacji o zarejestrowanej usterce za pośrednictwem tzw. kodów błyskowych obowiązku). Cele i podstawowe zasady pracy systemów OBD dla samochodów z silnikami ZI i ZS są takie same (kontrola procesów systemów i elementów mających wpływ na emisje szkodliwych składników spalin, sygnalizacja uszkodzeń kontrolką MIL, protokoły transmisji danych itp.). Jednak odpowiednio do róŝnic w konstrukcji i pracy obu silników występują róŝnice w zakresie kontroli. Kontrole przebiegu procesu spalania pod względem wypadania zapłonu (od 1998 r.) i układu recyrkulacji spalin są bardzo podobne do wykonywanej w silnikach ZI. Zwykle nie jest nadzorowana praca konwertera katalitycznego, natomiast kontroli podlega układ wstępnego podgrzewania. 13

14 Rys Schemat podłączenia testera do gniazda diagnostycznego Dzięki tej diagnostyce usterka moŝe być wykryta w miejscu jej powstania. Przepisy normujące taki sposób diagnozowania zostały zdefiniowane po raz pierwszy i nazwane standardem OBD I. Diagnostyka pokładowa tego standardu była obowiązkowa dla samochodów od roku modelowego 1988 (nowe modele samochodów, które w danym roku zostały homologowane i tym samym dopuszczone do sprzedaŝy) Dla samochodów od roku modelowego 1994, sprzedawanych w USA, obowiązkowa była juŝ diagnostyka pokładowa standardu OBD II. 2.1 Norma DIN ISO 9141 W 1989 r. na podstawie normy DIN ISO 9141 podjęto próby ujednolicenia: gniazdek diagnostycznych wymagań dla testerów diagnostycznych protokołu transmisji danych ilości danych i informacji przesyłanych między- sterownikiem pojazdu a testerem diagnostycznym Ten projekt normy był oparty na: - normie ISO 7637, w zakresie podatności na - zakłócenia - normie ISO 4092, w zakresie stosowanej terminologii Jednak projekty te w praktyce pozostały bez znaczenia, co pokazała w przeszłości róŝnorodność stosowanych przez producentów gniazdek diagnostycznych, sposobu odczytu kodów usterek i protokołów transmisji danych. 14

15 2.2 Norma DIN ISO W 1991 r. została przygotowana norma DIN ISO , która odpowiada właściwej normie amerykańskiej. Wzór gniazdka diagnostycznego, opis testera diagnostycznego (skanera), protokoły transmisji danych i definicje kodów usterek zostały praktycznie przejęte z tej normy. Utrzymano tylko własny sposób komunikacji i równieŝ włączono go do standardu OBD II. Dzięki temu jest zapewniona niezaleŝność od USA w zakresie podzespołu sterowników. Wielu producentów samochodów zaczęło stosować tę normę w odniesieniu do pojazdów przeznaczonych na eksport do USA. 15

16 3. System diagnostyki pokładowej OBD II i EOBD Wprowadzona w USA od 1996 roku norma OBD II, która stała się od roku 2000 światowym standardem, nakłada na producentów obowiązek tworzenia pokładowych systemów diagnostycznych dla wszystkich pojazdów osobowych i dostawczych. Obowiązkową funkcją tych systemów jest pomiar i ciągłe monitorowanie podstawowych parametrów układu napędowego, w tym wszystkich parametrów emisyjnie krytycznych tzn. takich, które bezpośrednio lub pośrednio wskazują na moŝliwość wystąpienia zwiększonej emisji z układu wylotowego lub zasilania w paliwo. Celem stosowania OBD II jest wyeliminowanie poza pokładowych systemów pomiarowo-diagnostycznych i zastąpienie ich jednym, zunifikowanym systemem pokładowym, za pomocą którego będzie moŝna dokonywać kontroli i diagnostyki układu napędowego, a docelowo całego pojazdu. Zastosowanie systemu OBD II (w Europie nazywanego EOBD) w samochodzie osobowym oznacza wyposaŝenie pojazdu w standardowy zespół czujników, urządzeń i jednostek sterujących, które zapewniają spełnienie norm i uregulowań OBD II w zakresie zanieczyszczania środowiska. Podstawowe wymagania wobec układów OBD II to: 1. znormalizowane diagnostyczne przyłącze wtykowe; 2. znormalizowane kody błędów dla wszystkich uŝytkowników; 3. moŝliwość identyfikacji błędów przez wszystkie dostępne na rynku urządzenia diagnostyczne; 4. moŝliwość stwierdzenia warunków wystąpienia błędu; 5. znormalizowanie warunków wskazań błędów dotyczących emisji substancji szkodliwych; 6. znormalizowanie oznaczeń oraz skrótów części konstrukcyjnych i systemów. Podstawowe załoŝenia systemu diagnostycznego OBD II to: kontrola wszystkich urządzeń mających wpływ na końcową emisję z pojazdu; ochrona reaktora katalitycznego spalin przed uszkodzeniem; optyczne wskazania ostrzegawcze gdy urządzenia mające wpływ na końcową emisję z pojazdu wykazują usterki funkcjonalne; pamięć błędów. Podstawową cechą normy OBD II umoŝliwiającą jej powszechną akceptację i stosowanie jest niespotykany dotąd w przemyśle motoryzacyjnym poziom wymagań standaryzacyjnych. W zakresie standaryzacji norma ta niemal w całości bazuje na zaleceniach SAE (Recommended Practice). Najbardziej istotne elementy tej standaryzacji zostały zawarte w następujących sześciu publikacjach: J 1930 Wspólne terminy i skróty do określania krytycznie emisyjnych elementów dla wszystkich wytwórców sprzedających samochody w USA. J 1962 Wspólne złącze transmisji danych diagnostycznych (DLC) i jego połoŝenie w samochodzie. J 1979 Wspólny czytnik informacji diagnostycznych (SAE Scan Tool). 16

17 J 2190 Tryby pracy systemu diagnostycznego. J 2012 Wspólne oznaczenia niesprawności (diagnostyczne kody niesprawności DTC). J 1850 Protokół transmisji pomiędzy komputerem pokładowym a czytnikiem informacji diagnostycznej. Jednym z podstawowych pojęć uŝywanych w systemach diagnostyki pokładowej jest monitor, które oznacza procedurę diagnostyczna centralnego komputera sterującego, realizowaną środkami sprzętowymi i programowymi, w celu identyfikacji poprawności pracy danego elementu albo funkcji układu pojazdu samochodowego. Monitor powinien przechowywać takŝe wyniki testów i podejmować decyzję o powiadomieniu o wystąpieniu uszkodzenia. Monitory diagnostyczne w systemach OBD II skupiają się na wykrywaniu uszkodzeń elementów lub podsystemów wpływających na emisję z układu wylotowego lub zasilania. W systemie OBD II, kaŝdy monitor obsługuje tylko jeden wpływający na emisje element lub podsystem. Stąd liczba zastosowanych w danym pojeździe monitorów zaleŝy od typu silnika oraz od poziomu rozbudowy systemu kontroli emisji. WyróŜnia się monitory: ciągłe - monitory, które obsługują te elementy i podzespoły, które mogą być kontrolowane na bieŝąco w czasie jazdy i ich testowanie moŝe nastąpić bez wpływu na działanie pozostałych monitorów, np. proces spalania paliwa w silniku, warunkowe - monitory, w których identyfikacja uszkodzeń wymaga dłuŝszego czasu obserwacji w warunkach cyklu jezdnego, np. kontrola pracy katalizatora. Operacje monitora są wykonywane przy zastosowaniu następujących testów: test bierny - wykonywany na bieŝąco w czasie jazdy samochodu bez ingerencji programu diagnostycznego w prace układu napędowego, test aktywny - polega na przesłaniu do elementu wymuszenia o zadanej wielkości, na które znana jest reakcja; przeprowadza rzeczywiste działanie w chwili, gdy jest wykonywana funkcja diagnostyczna; stosowany jest gdy pojawił się negatywny wynik testu biernego, diagnostyka intruzywna - stosowany jeŝeli odpowiedź testu aktywnego nie pokrywa się z oczekiwaną. Na rysunku 3.1 przedstawiono ogólną klasyfikację monitorów systemów diagnostyki pokładowej OBD II. 17

18 Rys Klasyfikacja monitorów diagnostycznych systemu OBD II Układ OBD II/EOBD uŝywa dwa typy kodów: typ A - w tej grupie kodów występują błędy najbardziej przyczyniające się do zwiększenia emisji i powodują zapalenie wskaźnika kontrolnego po pierwszym razie wystąpienia błędu, typ B - błędy wpływające na zwiększenie emisji, ale w sposób mniej drastyczny niŝ w typie A; zapalenie wskaźnika kontrolnego jest efektem wystąpienia błędu dwa razy. Zgaśnięcie kontrolki jest moŝliwe jedynie po usunięciu usterki. Usunięcie kodów wystąpienia usterki z pamięci komputera jest moŝliwe tylko za pomocą urządzenia diagnostycznego lub odłączeniu zasilania sterownika. Norma J 2012 zakłada pięcioznakowy system kodowania: 1. Pierwszy znak opisuje z jakimi elementami pojazdu związana jest usterka. Poszczególne litery oznaczają: P - układ napędowy, B - karoseria, C - układ jezdny, U - komunikacja sieciowa. 2. Drugi znak związany jest z nazwą organizacji odpowiedzialnej za definicję kodu. Dla Stowarzyszenia InŜynierów Samochodowych (SAE), przeznaczono liczbę 0, natomiast dla indywidualnych producentów liczbę 1. Znak ten jest bardzo waŝny, poniewaŝ przekazuje informację czy kod dotyczy wszystkich producentów (0) czy związany jest ze specyficzną konstrukcją pojazdu (1). 3. Trzeci znak wskazuje podgrupę związaną z funkcjami samochodu: 0 - usterka układu elektrycznego, 1, 2 - usterka układ zasilania paliwem lub powietrzem, 3 - usterka związana ze zjawiskiem wypadania zapłonów, 4 - usterka związana z emisją spalin, 5 - usterka dotycząca sterowania prędkością obrotową biegu jałowego, 6 - usterka związana z układami wyjścia i wejścia centralnej jednostki sterującej, 7 - usterka związana z przekazywaniem momentu obrotowego, 8 - usterki dotyczące elementów pojazdu nie sterowanych elektrycznie. 18

19 4. Kolejne znaki w kodzie oznaczają numer błędu wcześniej zdefiniowanej grupy i podgrupy elementów samochodu. Przykładowo kod P0308 oznacza: P - usterka związana z układem napędowym, 0 - błąd określony przez normę SAE, 3 - usterka związana z układem zapłonowym, 08 - brak zapłonu w cylindrze numer 8. Norma OBD II/EOBD wprowadza 9 trybów testowania: Tryb I - identyfikacja parametrów uzyskiwanie danych diagnostycznych w postaci cyfrowej i analogowej. Tryb II - dostęp do danych przechowywanych w pamięci sterownika w postaci tzw. zamroŝonej ramki, zarejestrowanych podczas eksploatacji samochodu, dotyczących uszkodzenia elementów związanych z emisją toksycznych składników spalin. Tryb III - umoŝliwia urządzeniom diagnostycznym czytanie zapisanych kodów błędów; kody błędów mogą być wyświetlane samodzielnie lub razem z tekstem opisującym. Tryb IV - umoŝliwia kasowanie wszystkich kodów błędów zapisanych w pamięci sterownika. Tryb V - monitorowanie czujników tlenu (sond lambda) w celu wykrycia niesprawności reaktora katalitycznego. Tryb VI - testowanie monitorów warunkowych. Tryb VII - testowanie monitorów bezwarunkowych. Tryb VIII - kontrola stanu wyjściowego tryb ten umoŝliwia obsłudze technicznej manualne kontrolowanie większości sygnałów wyjściowych celem sprawdzenia aktualnego stanu technicznego urządzeń zewnętrznych. Tryb IX - zapytanie o numer identyfikacyjny pojazdu VIN (Vehicle Identification Number) oraz aktualne dane o wersji oprogramowania. Własności funkcjonalne oraz elektryczne podstawowego przyrządu diagnostycznego do czytania i interpretacji informacji z pokładowych systemów diagnostycznych OBD II określają dokumenty SAE J1978 pod tytułem OBD II Scan Tool oraz norma ISO Połączenie pomiędzy urządzeniem diagnostycznym, a systemem OBD II jest realizowane przy pomocy jednego z czterech protokołów: opisanego normą SAE J1850 protokołu PWM (Pulse Width Modulation) albo VPW (Variable Pulse Width), protokołu przewidzianego normą ISO lub protokołu zgodnego z normą ISO/DIS Producenci samochodów są zobowiązani do zastosowania jednego z wyŝej wymienionych interfejsów do komunikacji pomiędzy systemem OBD II i urządzeniem diagnostycznym. W samochodach wyprodukowanych przez koncern FORD zastosowano standard PWM, w autach pochodzących z General Motors protokół VPW, natomiast w Europie obowiązują standardy: ISO i ISO (Keyword Protocol 2000). 19

20 Tab Funkcje poszczególnych wyprowadzeń złącza DLC Styk Funkcja Styk Funkcja 1 nie podłączony 9 nie podłączony 2 linia PWM+ lub VPW (SAE J1850) 10 linia PWM- (SAE J1850) 3 nie podłączony 11 nie podłączony 4 GND (masa akumulatora) 12 nie podłączony 5 GND (masa sygnałowa) 13 nie podłączony 6 linia CAN+ (ISO 11519) 14 linia CAN- (ISO 11519) 7 linia K (ISO , ISO ) 15 linia L (ISO , ISO ) 8 nie podłączony V (napięcie akumulatora) UWAGA: Pozostałe wyprowadzenia mogą być dowolnie wykorzystywane przez producentów pojazdów. Wyjaśnienie procedury wymiany informacji pomiędzy systemem OBD II i urządzeniem czytającym wymaga znajomości podstaw szeregowej transmisji danych wprowadzanej obecnie do produkowanych pojazdów samochodowych. W klasycznych, ogólnie znanych rozwiązaniach wymiana informacji i przepływ energii pomiędzy elementami i podzespołami pojazdów nazwanymi dalej systemami E/E były realizowane równolegle i analogowo za pośrednictwem specjalizowanej dla danego typu pojazdów wiązki przewodów. Wprowadzenie elektronicznie sterowanych układów wtryskowo-zapłonowych oraz podsystemów redukcji emisji związków toksycznych radykalnie zwiększyło ilość połączeń energetyczno-informatycznych w samochodzie. Efektem tego był wzrost kosztów okablowania, trudności jego zabudowy w pojeździe oraz pogorszenie niezawodności związane z ilością połączeń w wiązkach. W tradycyjnych rozwiązaniach pokładowych systemów E/E, trudne lub wręcz niemoŝliwe było wykorzystanie tych samych czujników w róŝnych zastosowaniach kontrolno-pomiarowych (np. czujników temperatur lub prędkości obrotowej do sterowania wtryskiem i do obsługi wskaźników kierowcy), co dalej komplikowało cały system. Jedynym racjonalnym rozwiązaniem stało się więc zastąpienie analogowej wiązki szeregową transmisją cyfrową, znaną od dawna w telekomunikacji i informatyce, w której informacje pomiędzy elementami, podzespołami i systemami są wymieniane za pośrednictwem jednego wspólnego łącza elektrycznego. W wyniku wspólnych działań producentów pojazdów i instytucji normalizujących opracowano trzy standardy takiej transmisji, które mogą obsłuŝyć wszystkie zastosowania pojazdowe. Standardy te nazywane w literaturze komunikacją klasy A, B i C zostały schematycznie przedstawione na rys

21 Rys.3.2. Komunikacja szeregowa klasy A, B i C w pojazdach samochodowych KaŜda klasa komunikacji była projektowana pod kątem spełnienia specyficznych wymagań poszczególnych podzespołów i podsystemów pojazdów i róŝni się od pozostałych głównie prędkością transmisji i odpornością na błędy. Podstawowe zastosowania i prędkości transmisji poszczególnych klas komunikacji przedstawiono w tabeli 2. Wprowadzenie szeregowej transmisji danych do konstrukcji pojazdów pozwoliło w znaczny sposób zmniejszyć koszty systemu E/E oraz zmniejszyć ilość awarii spowodowanych wadliwymi połączeniami między urządzeniami. JednakŜe krytycznym stał się problem niezawodności oprogramowania poszczególnych elementów systemu jak i transmisji pomiędzy nimi. W chwili obecnej najczęściej uŝywaną i najlepiej oprogramowaną jest komunikacja klasy B, nazywana według standardów SAE magistralą J1850. Magistrala ta jest wykorzystywana do łączenia urządzeń nie wymagających pomiarów i sterowania w czasie rzeczywistym. Tab Klasy komunikacji danych akceptowane przez SAE Klasa A Klasa B Klasa C Prędkość Niska Średnia Wysoka Czas trwania bitu Aplikacje < 10 Kb/s od 10 do 125 Kb/s od 125 Kb/s do 1 Mb/s Urządzenia zwiększające komfort jazdy Niekrytyczne systemy Systemy pomiarowe kontrolno-pomiarowe krytyczne dla bezpieczeństwa jazdy 21

22 Rys Schemat kontroli pracy silnika wyposaŝonego w system OBD II/EOBD Na rysunku 3.3 przedstawiono schemat kontroli pojazdu z systemem OBD II/EOBD. Warto zwrócić uwagę na centralną pozycję Modułu Kontroli Silnika, który zbiera dane od wszystkich czujników systemu, steruje pracą silnika, informuje o uszkodzeniach zapalając kontrolki oraz zapewnia moŝliwość odczytu stanu pojazdu przez złącze diagnostyczne. Jak pokazano to na rysunku 3, samochody spełniające normę OBD II powinny być wyposaŝone w: dwie podgrzewane sondy lambda, wydajne i nowoczesne jednostki sterujące (16-bitowe lub 32-bitowe pamiętające ponad 15 tys. stałych kalibracyjnych), moŝliwość elektronicznego kasowania pamięci ROM celem przeprogramowania sterownika lub moŝliwość zmiany wersji komunikacji z komputerem zewnętrznym, zmodyfikowany system kontroli parowania paliwa z wraz procedurami diagnostycznymi (elektromagnetyczne zawory, czujniki par paliwa w zbiorniku oraz testy diagnostyczne), system recyrkulacji spalin wyposaŝony w liniowy zawór recyrkulacji sterowany elektronicznie, czujnik ciśnienia w kolektorze dolotowym i czujnik przepływającego powietrza, w celu określenia ilości przepływającego powietrza oraz stopnia obciąŝenia silnika. Kryteria określające próg wystąpienia błędu kaŝdego z elementów zostały ustawione na takim poziomie, Ŝe przekroczenie go o 50% od poziomu dopuszczalnego dla danego typu pojazdu jest rejestrowane w postaci kodu błędu. NajwaŜniejszym elementem systemu jest moŝliwość wykrycia usterki, np. zmniejszenia skuteczności konwersji składników toksycznych spalin przez reaktor katalityczny, w początkowej fazie jej wystąpienia, gdy straty dla środowiska są jeszcze stosunkowo niewielkie. 22

23 OBD II umoŝliwia wykrycie usterek będących głównymi czynnikami zwiększonej emisji spalin, takich jak: wypadanie zapłonów, które wpływa na emisję węglowodorów, obniŝona sprawność konwersji reaktora katalitycznego, nieszczelności systemu paliwowego, nieprawidłowe działanie układów elektronicznych i czujników sterujących poszczególnymi systemami silnika pojazdu. 23

24 4. Interfejs systemów diagnostyki pokładowej 4.1 Złącza diagnostyczne (gniazdko diagnostyczne) i linie komunikacji w systemach diagnostyki pokładowej Problem złączy diagnostycznych wcześniej był rozwiązywany tylko przez producenta danej marki pojazdu. skutkiem tego jest róŝnorodność kształtów i rozmieszczenia złączy w pojeździe. Widoczna jest teŝ zmiana podejścia do tego problemu w czasie, gdy w pojazdach lawinowo zaczęła zwiększa się liczba systemów elektronicznych, z którymi naleŝało się komunikować. Najlepszym przykładem tej ewolucji jest Mercedes, w którym moŝna znaleźć Gdzie pierwsze z nich miały 8 styków, a złącze wprowadzone około 1995 roku juŝ 38 styków. Brak jakichkolwiek uregulowań w tej dziedzinie spowodował takŝe bałagan w rozmieszczeniu złączy. MoŜna je odnaleźć zarówno w komorze silnika, jak i w kabinie pasaŝerów. W latach 90 podjęto wprowadzenie pewnych standardów. Wraz wprowadzeniem normy emisji szkodliwych składników spalin OBDII, wprowadzono znormalizowane złącze diagnostyczne 16 pinowe. W złącza te są wyposaŝone pojazdy na rynku amerykańskim od 1995 roku. W Europie wprowadzenie znormalizowanego złącza diagnostycznego trwało ponad 5 lat i jako norma dla wszystkich pojazdów na rynku Unii Europejskiej zostało ustalone od stycznia 2001 roku Rys. 4.1 Złącza OBDII 16 pinowe 24

25 kontakt Funkcja kontakt Funkcja 1 nie podłączony 9 nie podłączony 2 linia PWM+ lub VPW (SAE J1850) 10 linia PWM- (SAE J1850) 3 nie podłączony 11 nie podłączony 4 GND (masa akumulatora) 12 nie podłączony 5 GND (masa sygnałowa) 13 nie podłączony 6 linia CAN+ (ISO 11519) 14 linia CAN- (ISO 11519) 7 linia K (ISO , ISO ) 15 linia L (ISO , ISO ) 8 nie podłączony V (napięcie akumulatora) UWAGA: Piny oznaczone jako nie podłączone mogą być dowolnie wykorzystane przez producenta. Tab. 4.1 Opis kontaktów złącza diagnostycznego Rozmieszczenie linii transmisji na stykach złącza pozostawiono w gestii producentów pojazdów, dlatego w róŝnych markach moŝna trafić na róŝny rozkład sygnałów na pozostałych pinach złącza. W róŝnych pojazdach moŝna spotkać się z poniŝszymi sieciami sterowników. 1. KaŜdy ze sterowników posiada osobne złącze diagnostyczne - przykładem są tu starsze pojazdy grupy Fiata. (rys 4.4) Rys. 4.2 KaŜdy ze sterowników posiada osobne złącza diagnostyczne 2. KaŜdy ze sterowników posiada osobny pin w złączu diagnostycznym przykładem są tu pojazdu Mercedesa (rys. 4.2) 25

26 Rys. 4.3 KaŜdy ze sterowników posiada osobny pin w złączu diagnostycznym 3. Niektóre sterowniki posiadają wspólne linie transmisji znajdujące się na poszczególnych pinach złącza diagnostycznego. ( rys 4.3) przykładem są tu pojazdy Opla. Rys. 4.4 Niektóre sterowniki posiadają wspólne linie transmisji znajdujące się na poszczególnych pinach złącza diagnostycznego 4. Wspólna linia transmisji dla wszystkich sterowników ( rys. 4.4). Taką strukturę sterowników posiadają pojazdy koncernu Volkswagena. Zaletą jest tutaj zmniejszenie i uproszczenie wiązki elektrycznej. Wadą natomiast, zdarzająca się sytuacja, kiedy jeden ze sterowników ma zwarte wyjście diagnostyczne. Zakłóca on wówczas komunikację ze wszystkimi pozostałymi sterownikami. 26

27 Rys. 4.5 Wspólna linia transmisji dla wszystkich sterowników Połączenie i transmisji danych z ww. sterowników umoŝliwia skrzynka przyłączeniowa do gniazdka diagnostycznego systemów diagnostyki pokładowej standardów OBD II/EOBD (rys 4.5) Rys. 4.6 Skrzynka połączeniowa do gniazdka diagnostycznego systemów diagnostyki pokładowej standardów OBD/EOBD Końce przewodów połączonych ze stykami wtyczki do gniazdka diagnostycznego są zakończone w skrzynce przyłączeniowej indywidualnymi gniazdkami wtykowymi (tulejki). ZaleŜnie od wykorzystania do komunikacji poszczególnych styków gniazdka diagnostycznego, przez sterowniki poszczególnych układów, pojedyncze wtyki (tzw. bananowe) uniwersalnego przewodu połączeniowego moŝna łączyć z odpowiednimi gniazdkami skrzynki przyłączeniowej. Przeznaczenie styków gniazdka diagnostycznego o numerach 3, 11, 12 równieŝ nie jest określone przez normy diagnostyki pokładowej standardów OBD II/EOBD. Do tych styków, wg grupy roboczej zajmującej się przetwarzaniem danych w systemach diagnostyki pokładowej moŝe być przyłączona linia przesyłu danych pomiędzy sterownikami (do tej linii moŝe być przy łączonych wiele 27

28 sterowników, które wymieniają między sobą informacje). W tej grupie roboczej są reprezentowani zarówno przedstawiciele niemieckich i europejskich producentów samochodów, jak równieŝ firmy dostarczające podzespoły samochodowe na pierwsze wyposaŝenie. Znormalizowane gniazdka diagnostyczne systemów diagnostyki pokładowej standardów OBD II/EOBD (o 16 stykach) są równieŝ montowane w samochodach, których sterowniki nie mają oprogramowania zgodnego z tymi standardami. Obecność tego gniazdka diagnostycznego w samochodzie nie jest więc gwarancją tego, Ŝe będzie moŝna skorzystać z moŝliwości diagnostycznych, jakie daje oprogramowanie systemu diagnostyki pokładowej standardów OBD II/EOBD. Miejsce zabudowy gniazdka diagnostycznego Norma określa zarówno przeznaczenie poszczególnych styków gniazdka diagnostycznego, jak teŝ obszar, w którym gniazdko diagnostyczne ma być zamontowane. Musi ono być dostępne z miejsca kierowcy. PrzewaŜnie jest ono zamontowane pomiędzy kolumną kierownicy a środkową linią samochodu, na desce rozdzielczej samochodu lub pod nią Rys 4.7 Miejsce montowania gniazda diagnostycznego 4.2 Komunikacja ( transfer danych) W systemach diagnostyki pokładowej standardu OBD II została przyjęta komunikacja zgodna z normę ISO , jako alternatywa normy SAE J1850. Dopuszczono teŝ standard komunikacyjny KWP 2000, zgodny z normà ISO W systemach diagnostyki pokładowej są dopuszczone następujące standardy komunikacyjne: komunikacja zgodna z normà ISO stosowana przez producentów europejskich słowo inicjalizujące jest przesyłane z niŝszą prędkością 5 bit/s komunikacja zgodna z normà ISO (protokół KWP 2000 = Keyword Protocol 2000) stosowana przez producentów europejskich 28

29 słowo inicjalizujące jest przesyłane z wyŝszą prędkością moŝliwe jest przesyłanie słowa inicjalizującego z niŝszą prędkością komunikacja zgodna z normą SAE J1850 (producenci amerykańscy); dwa rodzaje protokołów VPW (prędkość transmisji 10,4 kbit/s, stosowany np. przez GM) PWM (prędkość transmisji 41,6 kbit/s, stosowany np. przez Forda) komunikacja zgodna z normà ISO/DIS (protokół CAN 2.0) Aby komunikacja pomiędzy sterownikiem a testerem diagnostycznym była jednoznaczna i bezpieczna, są określone poziomy parametrów elektrycznych, które odpowiadają stanom logicznym 0 i 1, zarówno dla transmisji od testera diagnostycznego do sterownika, jak teŝ od sterownika do testera diagnostycznego. Jeśli układy współpracują ze sobą, np. zespół napędowy i układ ABS, to sterowniki tych układów są przyłączone do przewodu wspólnej linii K i do przewodu wspólnej linii L. RozróŜnia się dwa systemy: - o jednokierunkowej transmisji danych (tylko w jednym kierunku), z wykorzystaniem linii K lub L - o dwukierunkowej transmisji danych (w obu kierunkach), z wykorzystaniem linii K Po sygnale inicjalizacji sterowniki poszczególnych układów mogą tylko w określony sposób, jeden po drugim, odpowiadać. Za taki przebieg komunikacji odpowiedzialny jest producent. Rys. 4.8 Przebieg komunikacji danych 29

30 4.3 Tester Diagnostyczny Zdefiniowany w normie ISO tester diagnostyczny musi automatycznie rozpoznawać standard komunikacyjny sprawdzanego układu sterowania zespołem napędowym. Ponadto tester diagnostyczny musi: - przekazywać informację o kodach usterek, które powodują zwiększenie emisji szkodliwych - składników spalin, - informować o rzeczywistych wartościach parametrów, na podstawie których moŝna wnioskować, Ŝe nastąpiło zwiększenie emisji szkodliwych składników spalin, - informować o wartościach parametrów, które podają bieŝące warunki pracy silnika, - informować o wartościach charakterystycznych dla sygnału sond, a zmierzonych przez sterownik podczas kontroli ich sygnału, - umoŝliwiać kasowanie kodów usterek, które zostały zarejestrowane przez system diagnostyki pokładowej, - udzielać pomocy osobie obsługującej tester podczas korzystania z niego, przez wyświetlanie tekstów z informacjami pomocy, które są wywoływane np. przez naciśnięcie odpowiedniego przycisku. Tryby pracy testera diagnostycznego Norma ISO opisuje sposób pracy testera i sposób prezentacji na ekranie testera diagnostycznego informacji oraz wartości parametrów (tzw. format danych), w jego poszczególnych trybach pracy. W normie opisanych jest 9 trybów pracy testera diagnostycznego (od nr 1 do 9). Tryb pracy nr 1 Odczyt bieŝących wartości parametrów zespołu napędowego: - analogowe sygnały wejściowe i wyjściowe (np. sygnał sondy lambda, prędkość obrotowa silnika, temperatura płynu chłodzącego silnik itd.) - cyfrowe (dwustanowe) sygnały wejściowe i wyjściowe (np. informacja z wyłącznika przepustnicy o zamknięciu przepustnicy w pozycji biegu jałowego) - wyniki obliczeń przeprowadzanych przez program sterownika (np. czas wtrysku) - informacje o statusie poszczególnych elementów (np. rodzaj zamontowanej skrzyni biegów: automatyczna/sterowana ręcznie, klimatyzacja: zamontowana/ - nie zamontowana) - informacje o zastosowanych procedurach monitorujących o działaniu okresowym (gdy spełnione są określone warunki, kontrolują pracę układu i ich elementów) oraz informacje o ich statusie Nie wszystkie podane parametry są moŝliwe do odczytania w systemach diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD. Tryb pracy nr 2 Odczyt parametrów charakteryzujących warunki pracy zespołu napędowego, które były w momencie rejestracji kodu usterki, informującego o uszkodzeniu wpływającym na emisją toksycznych składników spalin. Te zapamiętane parametry nazywamy zamroŝonymi. 30

31 Tryb pracy nr 3 Odczyt potwierdzonych kodów usterek z pamięci sterowników. Kody te informują o usterkach, które powodują wzrost emisji toksycznych składników spalin. Potwierdzony kod usterki informuje o usterce, co do której sterownik ma pewność, Ŝe dana usterka wystąpiła. Tryb pracy nr 4 Kasowanie zapamiętanych w sterowniku kodów usterek oraz związanych z nimi informacji dodatkowych. Tryb pracy nr 5 Odczyt dla kaŝdej z zamontowanych sond lambda: - stałych wartości progowych sygnału sondy lambda, pochodzących z programu zawartego w sterowniku, a wykorzystywanych przez program sterownika do interpretacji i oceny sygnału sondy lambda - wartości zmierzonych, charakterystycznych dla sygnału sondy lambda Tryb pracy nr 6 Odczyt informacji o wartościach zmierzonych podczas okresowo wykonywanych testów diagnostycznych. O stosowaniu tych testów i ich rodzaju decyduje producent samochodu. Tryb pracy nr 7 Odczyt prawdopodobnych kodów usterek z pamięci sterownika. Kody te informują o usterkach, które powodują wzrost emisji toksycznych składników spalin. Prawdopodobny kod usterki informuje o usterce, co do której sterownik ma wątpliwości, czy dana usterka wystąpiła. Tryb pracy nr 8 Funkcje testowe, które umoŝliwiają testerowi diagnostycznemu przejście kontroli nad danym sterownikiem, w celu sprawdzenia, jak są wykonywane wysyłane polecenia. To, jakie funkcje testowe są dostępne, zaleŝy od producenta samochodu. MoŜe to być tzw. test elementów wykonawczych. Tryb pracy nr 9 Odczyt informacji o pojeździe, np. numerów kodowych ze sterownika 4.4 Kody usterki Oznaczenie kodu usterki zawiera 5 pól. Przykład kodu usterki: P O Pole 1: podaje układ lub system, którego kod usterki dotyczy, Pole 2: podaje typ kodu usterki, Pole 3: podaje układ, podzespołów, część lub nazwę parametru, którego dotyczy kod usterki 31

32 Pola 4 i 5: podają uszkodzony obwód, część, lub rodzaj uszkodzenia Symbole stosowane w poszczególnych polach oznaczeń są podane w tabeli. Znaczenia kodów usterek rozpoczynających się oznaczeniem P0 są podane w normach ISO i SAE J2012. Znaczenia kodów usterek rozpoczynających się oznaczeniem P1 nie są podane w normach. Kody diagnostyczne błędów są zunifikowane składają się z dwóch części. Pierwsza część składa się z jednej litery i cyfry, zaś druga z trzech cyfr np. P0170. Druga cyfra po literze oznacza przynaleŝność do pod grupy w danym zespole głównym i odnosi się do sprecyzowanego kodu błędu: P0 1 XX - układ zasilania tworzenia mieszanki powietrzno paliwowej P0 2 XX - układ paliwowy P0 3 XX - układ zapłonowy P0 4 XX - układ redukcji spalin P0 5 XX układ regulacji prędkości biegu jałowego P0 6 XX urządzenie sterujące P0 7XX, P0 8XX układ przeniesienia napędu P0 9XX, P0 0XX zarezerwowane dla SAE Przykładowe kody usterek: P0122 Obwód potencjometru/przełącznika A przepustnicy lub pedału gazu - za niską wartość sygnału wejściowego P0123 Potencjometr A mierzący kąt uchylenia przepustnicy (TP) lub kąt obrotu pedału gazu (PAP) - za wysoka wartość sygnału wejściowego P0130 Obwód sondy lambda (blok cylindrów nr 1, sonda nr 1) - wadliwe działanie P0100 Obwód przepływomierza mierzącego masowe lub objętościowe natęŝenie przepływu powietrza - wadliwe działanie 4.5 Rejestracja kodu usterki Usterka, o której informuje kod usterki, moŝe zostać sklasyfikowana jako prawdopodobna lub potwierdzona. Informacje o zarejestrowanych potwierdzonych kodach usterek, zgodnych z wymaganiami określonymi w normach, są przekazywane w trybie pracy nr 2 testera diagnostycznego. Informacje o zarejestrowanych prawdopodobnych kodach usterek są przekazywane w trybie pracy nr 7. Kod usterki zaklasyfikowany pierwotnie jako prawdopodobny jest klasyfikowany jako potwierdzony, jeśli zostają spełnione warunki wymagane dla potwierdzenia usterki. Warunki te są spełnione wówczas, jeśli np. usterka powtarza się podczas kaŝdej fazy nagrzewania się, w kolejnych następujących po sobie przejazdach lub występuje przez określony czas. Przy ocenie stanu technicznego samochodu przez właściwe do tego urzędy (np. dopuszczające samochód do dalszej eksploatacji, w Polsce - SKP) są uwzględniane tylko potwierdzone kody usterek, odczytywane w trybie pracy nr 3. Jednak podczas diagnostyki samochodu pomocne mogą być prawdopodobne kody usterek. Dlatego dla pracowników 32

33 serwisów samochodowych istotne są kody odczytywane w trybach pracy nr 3 i 7 testera diagnostycznego. Rys. 4.9 Rejestrowanie kodu usterki Rys.4.10 Kontrola parametrów poszczególnych czujników 4.6 Kasowanie kodu usterki Kasowanie kodu usterki przez program sterownika Warunkiem wymaganym do skasowania przez program sterownika kodu usterki moŝe być np. liczba cykli jezdnych (zdefiniowany przebieg jazdy samochodu), w czasie trwania których usterka nie moŝe wystąpić. Liczba takich cykli jest zliczana i jeśli osiągnie ona wymaganą - program sterownika kasuje kod usterki z pamięci sterownika. 33

34 Rys Przebieg kasowania usterki przez program sterownika Kasowanie kodów usterek poleceniem z testera diagnostycznego Kasowanie kodów usterek poleceniem z testera diagnostycznego moŝna wykonać w trybie pracy nr 4. Z pamięci sterownika skasowane zostają prawdopodobne i potwierdzone kody usterek oraz związane z nimi informacje dodatkowe, takie jak: - parametry zamroŝone - zmierzone wartości, charakterystyczne dla sygnału zamontowanych sond lambda, które są odczytywane w trybie pracy nr 5 Ponadto, po wysłaniu z testera diagnostycznego polecenia kasowania kodów usterek, stany logiczne bitów bajtu D, informującego o statusie procedur monitorujących o działaniu okresowym (w skrócie - o statusie monitorów okresowych), są ustawiane na stan logiczny 1. Bajt D jest częścią informacji o statusie systemu diagnostycznego, która jest przesyłana przez sterownik jako parametr o symbolu PID$01, w trybie pracy nr 1 testera diagnostycznego. Selektywne kasowanie, np. tylko kodów usterek, nie jest moŝliwe i równieŝ nie jest dopuszczone przez normy. 4.7 Kontrolka informująca o nieprawidłowej pracy (MIL) Kontrolka informująca o nieprawidłowej pracy układu samochodu, głównie zespołu napędowego, zamontowana na desce rozdzielczej samochodu, oznaczoną skrutem MIL (Malfunction Indicatior Light świetlny wskaźnik nieprawidłowego działania). Poszczególne układy, np. ABS, układ wspomagania kierownicy itp., mogą mieć własne kontrolki, informujące o ich nieprawidłowym działaniu. Rys Miejsce występowania kontrolki Check Engine 34

35 Kontrolka MIL moŝe występować w formie następujących napisów lub symboli: - Check Engine - sprawdź silnik - Service Engine Soon - wykonaj wkrótce obsługę silnika - Check Powertrain - sprawdź zespół napędowy - Check Powertrain Soon - sprawdź wkrótce zespół napędowy - symbol silnika (jak na rys ) W układach diagnostyki pokładowej kontrolka MIL moŝe znajdować się w trzech stanach pracy: - świecenie światłem ciągłym - świecenia światłem migowym (przerywanym) - wyłączenia - nie świeci się Po rozpoznaniu przez sterownik wystąpienia usterki, informacja o tym fakcie jest przekazywana albo natychmiast, albo po przejechaniu przez pojazd zdefiniowanej liczby cykli jezdnych. Jest to zaleŝne od tego, która z usterek została wykryta i jakie są dla niej warunki włączenia kontrolki MIL. Usterki, których wystąpienie powoduje, Ŝe emisja szkodliwych składników spalin przekroczy wartości dopuszczalne w określonej normie, powodują świecenie kontrolki MIL światłem ciągłym. Usterki, które mogą spowodować uszkodzenie konwertera katalitycznego spalin, powodują świecenie kontrolki MIL światłem migowym. Ponadto są teŝ usterki, których wystąpienie jest rejestrowane w pamięci sterownika, ale nie powodują świecenia kontrolki MIL pozostaje wyłączona. Kontrolka MIL świeci światłem ciągłym lub migowym, jeśli: - połączone ze sterownikiem elementy układów sterowania zespołem napędowym są rozpoznawane jako niesprawne, - elementy układów mogą spowodować zwiększenie emisji szkodliwych składników spalin o min. 15% lub przekroczenie dopuszczalnych wartości emisji, podanych w normie właściwej dla danego standardu diagnostyki pokładowej - czujniki przesyłają do sterownika sygnały o wartościach poza prawidłowymi zakresami wartości - stopień zuŝycia konwertera katalitycznego powoduje wzrost emisji węglowodorów (HC) ponad wartość dopuszczonà w normie właściwej dla danego standardu diagnostyki pokładowej - występują wypadania zapłonu, które mogą powodować uszkodzenie konwertera katalitycznego lub przekroczenie dopuszczalnych wartości emisji szkodliwych składników spalin, podanych w normie właściwej dla danego standardu diagnostyki pokładowej - w układzie odprowadzenia par ze zbiornika paliwa wystąpi określona wielkość nieszczelności, odpowiadająca otworowi o średnicy 1 mm (wg standardu EPA OBD II) lub otworowi o średnicy 0,5 mm (wg standardu CARB OBD II) - układ sterowania zespołem napędowym pracuje z wykorzystaniem tzw. procedury awaryjnej, 35

36 - układ regulacji składu mieszanki z sondą lambda nie rozpoczął pracy przed upływem określonego czasu, liczonego od momentu uruchomienia silnika - zostanie włączony tylko zapłon, ale silnik nie zostanie uruchomiony W układach diagnostyki pokładowej standardu OBD II kontrolka MIL jest włączana do świecenia światłem ciągłym, jeśli w dwóch kolejnych cyklach jezdnych testu FTP 72/75 (FTP to tzw. amerykański, federalny test jezdny) wartości emisji szkodliwych składników spalin przekroczą 1,5 wartości emisji przyjętej dla testu FTP 72/75. Kryteria oceny układu zespołu napędowego, stosowane przez system diagnostyki pokładowej standardu EOBD, na podstawie których układy te są klasyfikowane jako uszkodzone. Jeśli stacyjka jest włączona w pozycji zapłon, ale silnik nie zostanie uruchomiony, kontrolka MIL zostaje włączona i świeci światłem ciągłym. Jest to tak rozwiązane, aby ograniczyć i utrudnić nieuczciwe praktyki, np. odłączanie kontrolki MIL. W systemach diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD kontrolka MIL informuje o dwóch grupach usterek: usterkach potwierdzonych, o których informują potwierdzone kody usterek - ma to miejsce, jeśli kontrolka MIL świeci lub błyska podczas jazdy samochodu, lub nie gaśnie po uruchomieniu silnika, usterkach związanych z obwodem elektrycznym kontrolki MIL lub sterownikiem, który decyduje o jej włączeniu - ma to miejsce, jeśli występuje jeden z dwóch przypadków: kontrolka MIL nie świeci się po włączeniu zapłonu (silnik nie jest uruchomiony) wydane przez sterownik polecenie włączenia kontrolki MIL nie zgadza się ze stanem faktycznym, czyli sterownik wydał polecenie włączenia kontrolki MIL, a ona nie świeci się, lub sterownik nie wydał polecenia włączenia kontrolki MIL, a ona świeci się. 36

37 5. Cel stosowania diagnostyki pokładowej podsumowanie, wnioski Celem wprowadzenia systemów diagnostyki pokładowej standardu OBD/OBD II/EOBD jest: - informowanie kierowcy o uszkodzeniach, które nie tylko powodują np. zauwaŝalne pogorszenie osiągów samochodu, czy wzrost zuŝycia paliwa, ale równie wzrost emisji szkodliwych składników spalin lub groŝą zniszczeniem konwertera katalitycznego - pomoc diagnoście w ustalaniu przyczyn uszkodzeń w samochodach róŝnych producentów - Gdy system diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD potwierdzi wystąpienie uszkodzenia, o czym informuje kierowcę świeceniem lub miganiem kontrolki MIL, powinien on moŝliwie szybko znaleźć serwis, który będzie w stanie usunąć uszkodzenie, aby samochód ten nie zanieczyszczał powietrza więcej niŝ to jest to nieuniknione i dopuszczone normami. System diagnostyki pokładowej standardu OBD II/EOBD powinien ułatwić kierowcy usunięcie usterek układu zespołu napędowego, w najbliŝszym serwisie, który ma skaner systemów OBD II/EOBD lub urządzenie diagnostyczne z taką funkcją, niezaleŝnie czy będzie to serwis niezaleŝny prywatny, czy autoryzowany dla danej marki samochodu Prawdopodobnie równieŝ policja, będzie w przyszłości miała prawo sprawdzania, czy w samochodzie, przy pracującym silniku, nie pali się aktualnie kontrolka MIL, oraz czy kontrolka ta pracuje prawidłowo. Jeśli kontrolka będzie wskazywała na uszkodzenie, to policjant będzie mógł ze sterownika zespołu napędowego odczytać informację, jak wiele kilometrów kierowca przejechał, wiedząc o tym uszkodzeniu oraz zabrał dowód rejestracyjny pojazdu, oraz nakazał odholowanie samochodu. Dzięki tym działaniom, samochody z uszkodzeniami układu sterowania zespołem napędowym powinny przejeŝdŝać mniej kilometrów, zanim zostaną naprawione. Aby to było moŝliwe, coraz więcej serwisów, zarówno prywatnych, jak i autoryzowanych róŝnych marek, powinno dysponować: - skanerem systemów OBD II/EOBD lub innym urządzeniem diagnostycznym z funkcją skanera, - uniwersalnymi przyrządami pomiarowymi (multimetr, oscyloskop), które są często niezbędne dla zlokalizowania miejsca uszkodzenia (system diagnostyki pokładowej informuje często tylko o uszkodzonym obwodzie, nie rozstrzygając, który element obwodu jest uszkodzony), - danymi technicznymi układu zespołów napędowych dla poszczególnych samochodów ustawodawca ma zapewnić nieskrępowany dostęp do informacji technicznej, niezbędnej do diagnostyki układu zespołu napędowego. 37

38 6. Kody usterek grupy PO 38