PROCEDURA BADANIA USZKODZEŃ PRZY POMOCY SYSTEMU OBD II/EOBD

Transkrypt

1 ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(78)/2010 Stanisław W. Kruczyński 1 Marcin Wojs 2 PROCEDURA BADANIA USZKODZEŃ PRZY POMOCY SYSTEMU OBD II/EOBD 1. Wstęp Wprowadzenie do produkowanych samochodów coraz większej liczby elementów elektronicznych i sterowników, spowodowało konieczność sprawdzania i diagnostyki tych podzespołów. Metoda wymontowania i diagnostyki na specjalnych stanowiskach praktykowana w elektronice domowej i przemysłowej, nie spełnia wymogów przemysłu samochodowego. Dlatego też przy naprawach pojazdów, zaistniała konieczność łączenia bezpośredniego samochodu z urządzeniami pozwalającymi je zdiagnozować. W dobie miniaturyzacji oraz rozwoju mikrokomputerów rolę tą przejęły komputery osobiste wyposażone w odpowiednie oprzyrządowanie i oprogramowanie. 2. System diagnostyki pokładowej Dynamicznemu rozwojowi techniki komputerowej towarzyszy stały wzrost liczby systemów elektronicznych. Obserwuje się go także w technice motoryzacyjnej. Wiąże się to jednak nierozłącznie ze stałym wzrostem złożoności budowy całego pojazdu. Wiele układów sterowania takich jak system sterowania silnikiem, w ostatnich latach znacznie usprawniono dzięki umożliwieniu współdziałania poszczególnych układów pojazdu. Ponadto, wiele informacji przetwarzanych przez poszczególne układy można wykorzystać w skali całego pojazdu pod warunkiem połączenia siecią poszczególnych składników w celu zintegrowania systemu [1]. Rys Połączenie w sieć różnych układów elektronicznych pojazdu [1] 1 prof. dr hab. inż. Stanisław W. Kruczyński - Instytut Pojazdów, Wydział SiMR Politechniki Warszawskiej 2 mgr inż. Marcin Wojs - Instytut Pojazdów, Wydział SiMR Politechniki Warszawskiej 165

2 2.1. Zadania systemu OBD Począwszy od roku 2000 na obszarze państw członkowskich Unii Europejskiej wszystkie nowo rejestrowane samochody osobowe o zapłonie iskrowym musiały posiadać pokładowy system diagnostyczny OBD. W samochodach z silnikiem o zapłonie samoczynnym obowiązek ten wprowadzono od roku 2004, a dwa lata później obowiązek ten zaczął dotyczyć również samochodów ciężarowych. Jednocześnie wymaga się, aby w poszczególnych krajach Unii Europejskiej istniała sieć warsztatów wyposażonych w skanery zdolne obsłużyć pojazdy posiadające system OBD. Norma wymaga, aby każdy samochód spełniający powyższe warunki musi być wyposażony w znormalizowane łącze diagnostyczne w określonym miejscu, umożliwiające komunikację z uniwersalnym, zewnętrznym urządzeniem diagnostycznym. System OBD zapewnia monitorowanie, w czasie eksploatacji, stanu tych systemów i układów samochodu, które mają wpływ na emisję. Wykryty przez system wzrost emisji większy niż 50%, powoduje zapalenie się lampki kontrolnej MIL w zestawie wskaźników, mającej za zadanie informować użytkownika o wystąpieniu usterki emisyjnej pojazdu. W dalszej kolejności system zapewnia szybką lokalizację usterki poprzez odczyt zapisanych w pamięci kodów zaistniałych błędów, co pozwala skrócić czas potrzebny na postawienie prawidłowej diagnozy. Pokładowy system diagnostyczny dostarcza również informacji dotyczących bieżących stanu samochodu, przekazuje dokładne dane o rodzaju zamontowanego wyposażenia, jaki i o wersji oprogramowania czy użytych sterowników. Zadania systemu OBD można w przybliżeniu podzielić na następujące grupy [2]: monitorowanie układów samochodu mających wpływ na emisję, ochrona podzespołów krytycznych dla emisji spalin, zapisanie informacji o ewentualnych uszkodzeniach monitorowanych układów, zapis informacji o warunkach eksploatacji, w których pojawiła się usterka, informowanie kierowcy o wystąpieniu usterki, przekazanie informacji do zewnętrznych urządzeń diagnostycznych. Na rysunku 2.2. przedstawiono w formie graficznej zakres zadań systemu diagnostyki pokładowej OBD II/EOBD. Rys Zakres zadań systemu OBD II [2] 166

3 Norma obowiązująca w Unii Europejskiej dotycząca pokładowych systemów diagnostycznych dokładnie określa, jakie systemy w pojeździe mają być nadzorowane. Należy tutaj wymienić systemy [2]: monitorowania działania reaktora katalitycznego, monitorowania działania filtrów cząstek stałych, monitorowania działania czujników tlenu, rozpoznawania wypadania zapłonu, rozpoznawania braku procesu spalania, monitorowania działania układu powietrza dodatkowego, monitorowania działania układu recyrkulacji spalin, monitorowania działania układu odprowadzania par paliwa, monitorowania działania układu chłodzenia, monitorowania działania układu przestawienia faz rozrządu i skoku zaworów, zapisywanie warunków pracy silnika, standaryzowane sterowanie zaświeceniem lampki kontrolnej MIL, obsługa standardowego złącze diagnostycznego, przekazanie informacji o gotowości diagnostycznej systemu, ochrona przed nieuprawnionym modyfikowaniem systemu, monitorowanie funkcji skrzyni przekładniowej związanych z emisją spalin. 3. Procedura badania uszkodzeń przy pomocy systemu OBD II/EOBD System diagnostyki pokładowej jest doskonałym elementem nadzoru dla organów państwowych, stanu technicznego pojazdów. Łatwy dostęp do zawartych w nim informacji, lampki kontrolne informujące o usterce czynią z niego idealne narzędzie szybkiej diagnozy. W krajach gdzie powstawał system OBD II/EOBD, czyli USA i Niemcy, zostały wprowadzone specjalne procedury na stacjach kontroli pojazdów wykorzystujące skanery OBD. Na podstawie doświadczeń z tamtych państw, w celu wykrycia niesprawności pojazdu, została opracowana procedura wykrywania usterek, przedstawiona na rys. 3.1., 3.2., 3.3., przy pomocy systemu OBD II/EOBD. Może ona zostać zastosowana w stacjach kontroli pojazdów do sprawdzenia stanu technicznego pojazdu, ale też w serwisach samochodowych do łatwiejszej lokalizacji usterek. 167

4 Rys Procedura badań uszkodzenia silnika przy wykorzystaniu systemu OBD II/EOBD część 1[3] 168

5 Rys Procedura badań uszkodzenia silnika przy wykorzystaniu systemu OBD II/EOBD część 2[3] 169

6 Rys Procedura badań uszkodzenia silnika przy wykorzystaniu systemu OBD II/EOBD część 3[3] Opracowana procedura pozwala odnaleźć uszkodzenia lub awarię podzespołu, który jest monitorowany przez system diagnostyki pokładowej i wpływa na pracę silnika. OBD pozwala wykryć usterkę poprzez zapis kodu błędów i/lub poprzez odczyt wartości z konkretnego czujnika. Znając wartości jakie powinien przyjmować jesteśmy w stanie stwierdzić czy jego praca jest prawidłowa czy element uległ uszkodzeniu. 170

7 4. Badania stanowiskowe Opisana powyżej procedura została wykorzystana do wykrywania usterek silnika o ZI model z16se. Posiada on system elektronicznego sterowania przepustnicą i pedału przyspieszenia, który wyposażony jest w czujniki potencjometryczne. Rys Schemat elektronicznego układu sterowania przepustnicą i pedałem gazy [8] 1 czujnik położenia pedału gazu, 2 sterownik silnika, 3 czujnik położenia przepustnicy, 4 nastawnik przepustnicy, 5 przepustnica. W układach zasilania silników z automatycznie sterowanym otwarciem przepustnicy, w których brak jest mechanicznego połączenia pedału przyspieszenia z przepustnicą (rys 4.1.), stosowany jest czujnik położenia pedału przyspieszenia. Czujnik ten przekazuje do systemu sterowania sygnał analogowy o wartości zależnej od kąta obrotu pedału. Jest to sygnał wskazujący na zamiar zmiany wielkości obciążenia silnika przez kierowcę. W celu zapewnienia niezawodności działania i związanego z tym bezpieczeństwa jazdy stosuje się równolegle dwa czujniki położenia pedału przyspieszenia: dwa niezależne od siebie potencjometry pracujące w układzie równoległym (rys. 4.1.). Charakterystyki tych potencjometrów (rezystancje w funkcji obrotu pedału przyspieszenia) różnią się od siebie. Do wyznaczenia kąta pedału wykorzystuje się wartość średnią napięcia z dwóch potencjometrów. Pozwala to na obliczenie kąta obrotu z większą dokładnością, niż przy pomiarze z pojedynczego potencjometru [9]. Usterka znajdująca się w pojeździe powodowała: zapalenie lampki MIL, opóźnienie reakcji pedału przyspieszenia po jego wciśnięciu, ograniczenie obrotów silnika. Zastosowanie opisanej wcześniej procedury pozwoliło, przy pomocy skanera OBD odczytać błąd generowany przez system P0220. W dalszej kolejności odczytane zostały wartości rzeczywiste generowane przez czujniki. Ich wartości zostały porównane z wartościami prawidłowymi co pozwoliło stwierdzić uszkodzenie linii czujnika B pedału przyspieszenia. Dla potwierdzenie zostały zmierzone zmiany wartości elektrycznych przy pomocy multimetru uniwersalnego. Działanie to potwierdziło uszkodzenie pedału przyspieszenia i konieczność jego wymiany. Po dokonaniu naprawy i wykasowaniu błędów silnik zaczął pracować normalnie. 171

8 5. Podsumowanie Zaproponowana procedura wykrywania błędów jest tylko propozycją i wymaga dalszej weryfikacji ponieważ ze względu na ograniczenia finansowe i techniczne została wykonana z powodzeniem na trzech pojazdach. Przeprowadzone badania pozwalają stwierdzić, że wyszukiwanie błędów za pomocą systemu diagnostyki pokładowej OBD II/EOBD jest możliwe do zrealizowania. W przyszłości, gdy system będzie obejmował coraz więcej układów w pojeździe będzie możliwe diagnozowanie niemal każdego podzespołu. Jednakże wyszukując obecnie usterki nie można się opierać tylko na systemie diagnostyki, bo tak jak wskazały badania, nie wszystkie elementy są w pełni diagnozowane. Na podstawie przeprowadzonych analiz wyników zebranych badań można sformułować następujący wniosek główny: System diagnostyki pokładowej OBD II/EOBD jest użytecznym narzędziem do wykrywania usterek silnika przy zastosowaniu opracowanej przez mnie procedury badawczej, jednakże przy obecnym stopniu jego implementacji w pojeździe nie może być głównym i jedynym sposobem wykrywania usterek. Wraz z wprowadzeniem kolejnej wersji systemu diagnostyki pokładowej OBD, czyli OBD III, jego zaawansowanie prawdopodobnie pozwoli uniezależnić system od innych metod wykrywania usterek. Literatura: [1] Sieci wymiany danych w pojazdach samochodowych, Informator techniczny Bosch, WKŁ Warszawa [2] Merkisz J., Mazurek S., Pokładowe systemy diagnostyczne pojazdów samochodowych, WKŁ Warszawa, [3] Wojs M. Analiza porównawcza systemów diagnostyki silnika spalinowego ZI na przykładzie silnika z16se Warszawa [4] Zimmermann W., Schmidgall R., Magistrale danych w pojazdach : protokoły i standardy, WKŁ Warszawa [5] Poradnik Serwisowy, numer 11-12/2008. [6] Rokosch, U., Układy oczyszczania spalin i pokładowe systemy diagnostyczne samochodów : [OBD], WKŁ Warszawa, [7] Herner A., Riehl H-J., Elektrotechnika i elektronika w pojazdach samochodowych, WKŁ Warszawa, [8] Sterowanie silników o zapłonie iskrowym. Zasada działania. Podzespoły, Informator techniczny Bosch, WKŁ Warszawa [9] Herner A., Riehl H-J., Elektrotechnika i elektronika w pojazdach samochodowych, WKŁ Warszawa,

9 Streszczenie System ODB II/EOBD jest doskonałym narzędziem diagnostycznym, jednak do pełnego wykorzystania jest niezbędna procedura, która zapewnia powtarzalność wyników. W artykule została zaprezentowana procedura, która umożliwia wykrywanie usterek przy pomocy skanerów diagnostycznych. Zastosowanie jej w warsztatach samochodowych skracałby czas diagnozy usterek, a w stacjach diagnostycznych pozwalał eliminować niesprawne pojazdy. Słowa kluczowe: OBD, EOBD, procedura, diagnostyka, usterki PROCEDURE FOR TESTING FAULTS WHILST TAKING ADVANTAGE THE SYSTEM OBD II / EOBD Summary System ODB II / EOBD is an excellent diagnostic tool, but to make full use of it there is needed a procedure which ensures reproducible results. The article is presenting a procedure, which allows to detect faults using diagnostic scanners. By means of this procedure in car services we can reduce the time of fault diagnosis and in diagnostic stations can eliminate defective vehicles. Keywords: OBD, EOBD, procedure, diagnosis, fault 173