Самодіагностика систем електронного керування OBD

До складу системи OBD входять кілька діагностичних пристроїв, які виробляють моніторинг окремих параметрів систем зниження токсичності та фіксують виявлені відмови у пам'яті бортового процесора у вигляді індивідуальних кодів несправностей. Система проводить також перевірку датчиків і виконавчих пристроїв, контролює цикли обслуговування транспортного засобу, забезпечує можливість запам'ятовування навіть збоїв, що короткочасно виникають у процесі роботи, і очищення блоку пам'яті.

Усі моделі, що описуються в цьому Посібнику, обладнані системою бортової діагностики (OBD).



ECM/РСМ є мозком системи керування двигуном. Вихідні дані надходять на модуль від різних інформаційних датчиків та інших електронних компонентів (вимикачів, реле та ін.). На підставі аналізу даних, що надходять від інформаційних датчиків даних, і відповідно до закладених в пам'ять процесора базових параметрів, ECM/РСМ виробляє команди на спрацювання різних керуючих реле і виконавчих пристроїв, здійснюючи тим самим коригування робочих параметрів двигуна, і забезпечуючи максимальну ефективність його віддачі при мінімальному витрати палива.


Зчитування даних пам'яті процесора OBD здійснюється за допомогою спеціального сканера, що підключається до діагностичного роз'єму зчитування бази даних (DLC) або за допомогою допоміжного світлодіода, а також за кодами, що висвічуються на дисплеї автоматичного КВ.

Відомості про діагностичні прилади

Перевірка справності функціонування компонентів систем упорскування та зниження токсичності відпрацьованих газів здійснюється за допомогою універсального цифрового вимірювача (мультиметра)



Використання цифрового вимірювача переважно з кількох причин. По-перше, за аналоговими приладами досить складно (часом неможливо), Визначити результат показання з точністю до сотих і тисячних частках, у той час як при обстеженні контурів, що включають до свого складу електронні компоненти, така точність набуває особливого значення. Другою, не менш важливою, причиною є той факт, що внутрішній контур цифрового мультиметра має досить високий імпеданс (внутрішній опір приладу становить 10 мОм). Оскільки вольтметр приєднується до ланцюга, що перевіряється паралельно, точність вимірювання тим вище, чим менший струм буде проходити через власне прилад. Даний фактор не є суттєвим при вимірі щодо високих значень напруги (9÷12 В), Однак стає визначальним при діагностиці елементів, що видають низьковольтні сигнали, таких, як, наприклад, λ-зонд, де йдеться про вимірювання часток вольта.


Паралельне спостереження параметрів сигналів, опорів і напруг у всіх ланцюгах управління можливе за допомогою розгалужувача, послідовно включеного в роз'єм блоку управління двигуном. При цьому на вимкненому двигуні або під час руху автомобіля проводиться вимірювання параметрів сигналів на клемах розгалужувача, з чого робиться висновок про можливі дефекти.

Для діагностики електронних систем двигуна, автоматичної трансмісії, ABS, SRS та інших можуть застосовуватись спеціальні діагностичні сканери або тестери з певним картриджем (якщо передбачено), універсальним кабелем та роз'ємом. Крім того, для цієї мети можна застосувати дорогий спеціалізований автомобільний діагностичний комп'ютер, спеціально розроблений для повної діагностики більшості систем сучасних автомобілів (наприклад, ADC2000 фірми Launch HiTech). Також, для цієї мети можна застосувати сканери та спеціалізовані діагностичні аналізатори, наприклад, FDS 2000, Bosch FSA 560, KTS500 (0 684 400 500) або звичайний персональний комп'ютер із спеціальним адаптером, кабелем (наприклад, комплект 1687001439) та встановленою програмою броузером OBD II.

Деякі сканери, крім звичайних операцій діагностики, дозволяють, при з'єднанні з персональним комп'ютером, роздруковувати принципові схеми електроустаткування, що зберігаються в пам'яті блоку управління (якщо закладено), програмувати протиугінну систему, спостерігати сигнали в ланцюгах автомобіля у реальному масштабі часу.

Необхідно провести кілька перевірок на різних діагностичних роз'ємах. Насамперед здійсніть перевірку шпаруватості імпульсу.

Діагностика електронних систем керування двигуном, упорскуванням та запалюванням, автоматичним кондиціонером повітря та ABS/ASR/ETS/ESP

Схема розташування та конструкція діагностичних роз'ємів

Призначення контактів 38-контактного діагностичного роз'єму

Підключіть дроти згідно зі схемою. Провід, показаний уривчастою лінією, підключається до певного висновку для діагностики певної системи (зверніться до списку призначення контактів):

• До висновку 4 - для діагностики системи упорскування;
• До висновку 8 – для діагностики основного блоку;
• До висновку 17 – для діагностики системи запалення;
• До висновку 19 для перевірки блоку діагностики.

Клеми роз'єму мають таке призначення:

№ висновку		Призначення
1		Маса, контур 31 (W12, W15, заземлення електроніки)
2		Напруга, контур 87
3		Напруга, контур 30
4	EDS	Система електронного упорскування (дизельні двигуни)
	DFI	Упорскування палива з електронним розподілом (дизельні двигуни)
	IFI	Послідовне електронне впорскування палива (дизельні моделі)
	HFM-SFI	Система послідовного розподіленого упорскування/запалювання HFM (двигуни 104)
	LH-SFI	Система послідовного розподіленого упорскування LH (двигуни 104, 119, 120 [прав.])
	ME-SFI	Система послідовного розподіленого упорскування ME (двигуни 119, 120 [прав.])
5	LH-SFI	Система послідовного розподіленого упорскування LH (двигуни 120 [лев.])
	ME-SFI	Система послідовного розподіленого упорскування ME (двигуни 120 [лев.])
6	ABS	Система антиблокування гальм
	ETS	Електронна антипробуксувальна система
	ASR	Регулювання пробуксування при акселерації
	ESP	Програма електронної стабілізації
7	ЕА	Електронна акселерація
	СС/ISC	Система керування швидкістю/стабілізації оборотів холостого ходу
8	ВМ	Базовий модуль
	BAS	Гальмівний асистент
9	ASD	Автоматичне блокування диференціалу
10	ЄТС	Електронне керування трансмісією (АТ 722.6)
11	ADS	Адаптивна система амортизації
12	SPS	Чутлива до швидкості автомобіля система гідропідсилення керма
13		Сигнал TNA (бензинові моделі), двигуни LH-SFI
		Сигнал TN (бензинові моделі), двигуни HFM (ME) -SFI
14		Сигнал, інформації по шпаруватості, двигуни 119, 120 LH-SFI (прав.)
15		Сигнал, інформації по шпаруватості, двигуни 120 LH-SFI (лев.)
	IC	Комбінація приборів
16	A/C	Система кондиціювання повітря
17	DI	Система запалювання з розподільником, двигуни 104, 119 та 120 (прав.)
		Сигнал TD (тимчасовий поділ) (дизельні моделі)
		Сигнал TN, двигуни LH-SFI
18	DI	Система запалювання з розподільником, двигуни LH-SFI
19	DM	Діагностичний модуль
20	PSE	Пневматичне обладнання
21	CF	Комфорт
23	АТА	Протиугінна сигналізація
24-27		Не використовуються
28	PTS	Система Parktronic
29		Не використовується
30	АВ	Подушки безпеки / натягувачі ременів ETR (SRS)
31	RCL	Дистанційне керування єдиним замком
32-33		Не використовуються
34	CNS	Система зв'язку та навігації
35-38		Не використовується

Розташування 16-контактного діагностичного роз'єму (на моделях USA)

Клеми роз'єму мають таке призначення:

№ висновку	Призначення
1	—
2	—
3	Сигнал TNA
4	З'єднання з корпусом, клема 31
5	Корпус - сигнальний висновок, клема 31
6	Шина даних CAN високий рівень
7	Електроніка двигуна (ME)
8	Харчування, кл. 87
9	Антипробукувальна система (ETS)
10	—
11	Блок керування трансмісією (ETC)
12	Модуль активності (AAM - All Activity Module)
13	Системи безпеки
14	Шина даних CAN Низький рівень
15	IC приладова дошка
16	Плюс батареї через запобіжник. Під напругою за будь-якого положення замку запалювання, кл. 30

Вимірювання шпаруватості імпульсу

1. Спочатку проведіть вимірювання шпаруватості імпульсів, що характеризують роботу системи управління якістю суміші та її несправності, що повторюються при останніх чотирьох запусках двигуна. Для цього знадобиться прилад для вимірювання т.зв. тривалості замкнутого стану контактів переривника (dwell-meter), тестер лямбда-зонда або цифровий мультиметр.

2. Підключіть + виведення приладу до 3-го контакту 9-контактного роз'єму, а негативний до корпусу автомобіля.

3. Запустіть та прогрійте двигун до робочої температури.

4. Зупиніть двигун і знову увімкніть запалювання. Зніміть % показання приладу та порівняйте з розшифровкою, вказаною нижче. Після запуску двигуна показання приладу повинні змінитись, інакше є несправність.

Зчитування та видалення миготливих кодів

1. Зчитування кодів здійснюється за допомогою простої схеми з кнопкового вимикача та світлодіода. Залежно від типу діагностичного роз'єму та системи, що піддається діагностиці, підключіть схему згідно з ілюстрацією.



2. Увімкніть запалювання.

3. Натисніть та утримуйте кнопку вимикача протягом 2-4 сек (або 5-6 сек на моделях з Bosch ECM -8/93) і відпустіть її. Через 2 сек світлодіод видасть код, значення якого дорівнює кількості спалахів. Тривалість спалаху 0,5 сек, інтервал 1 сек. Ідентифікуйте код за розшифровкою, наведеною нижче. Щоб зчитати наступний код, знову натисніть кнопку. Для стирання цього коду натисніть кнопку і утримуйте її протягом 6-8 сек. (або 8-9 сек на моделях з Bosch ECM -8/93). Крім того, на деяких моделях стирання кодів у пам'яті можливе при відключенні негативної клеми акумуляторної батареї.

4. Вимкніть запалювання та вимкніть схему для перевірки.

Контролер пару персонального комп'ютера з бортовою системою самодіагностики OBD II за протоколами стандартів SAE (PWM та VPW) та ISO 9141-2

Увага! Контролер не призначений для підключення до бортових систем самодіагностики першого покоління (OBD I)!

Примітка. Стандарту VPW відповідають моделі виробництва компанії GM, PWM – Ford, ISO 9141-2 – азіатські та європейські моделі.

Загальні дані

Цей пристрій являє собою мікроконтролер, виконаний за технологією КМОП (CMOS). Пристрій виконує роль найпростішого сканера та призначений для зчитування діагностичних кодів та даних системи OBD II (обороти двигуна, температура охолоджуючої рідини і повітря, що всмоктується, навантажувальні характеристики, витрата надходить в двигун повітря і т.п.) в рамках стандарту SAE J1979 через шину будь-якого виконання (PWM, VPW та ISO 9141-2).

Основне призначення

Для підключення до комп'ютера достатньо 3-жильного дроту, підключення до діагностичного роз'єму здійснюється 6-жильним дротом. Напруга живлення подається на адаптер через 16-контактний діагностичний роз'єм OBD.

Рекомендації щодо застосування

Для підключення пристрою до автомобіля може бути використаний неекранований кабель завдовжки не більше 1.2 м, що має особливе значення при використанні протоколу PWM. У разі використання кабелю більшої довжини слід зменшити опір резисторів на вході пристрою (R8 та R9 або R15). При використанні екранованого кабелю екран слід вимкнути з метою зниження ємності.

Кабель для підключення до порту комп'ютера також може бути неекранованим. Пристрій стабільно працює з кабелем довжиною до 9 м. При значно більшій довжині кабелю слід використовувати потужніший комунікатор RS 232.

Топологія електричних з'єднань є довільною. При підвищеній вологості застосовуйте додаткові конденсатори, що шунтують.

Безкоштовне програмне забезпечення (броузер) для зчитування кодів і даних може бути завантажено з сайтів виробників або сайту нашого видавництва arus.spb.ru і призначене для використання під DOS. Незначний розмір програмної програми у варіанті «під DOS» дозволяє вмістити його на завантажувальну дискету DOS і використовувати навіть комп'ютерах, оснащених несумісним з DOS програмним забезпеченням. Необов'язковою умовою є наявність у комп'ютері жорсткого диска.

Загальні принципи обміну даними

Примітка. Якщо неприємне не обумовлено особливо, всі числа наведені у 16-річному форматі (hex).

Обмін даними йде по трипровідному послідовному з'єднанню без застосування ініціалізаційного обміну службовими повідомленнями (handshaking). Пристрій прослуховує канал на наявність повідомлень, виконує команди, що приймаються, і передає результати на персональний комп'ютер (PC), після чого негайно повертається до режиму прослуховування. Вхідні в контролер і вихідні з нього дані організовані у вигляді ланцюжка байтів, що послідовно йдуть один за одним, перший з яких є контрольним.

Зазвичай контрольний байт є числом від 0 до 15 dec (у десятковому вирахуванні) (або 0-F hex), що описує кількість наступних інформаційних байтів. Так, наприклад, 3-байтна команда виглядатиме так: 03 (контрольний байт), 1-й байт, 2-й байт, 3-й байт.

Подібний формат використовується як для команд, що входять на опитування бортової системи самодіагностики, так і для вихідних повідомлень, що містять запитану інформацію.

Слід зазначити, що в контрольному байті використовуються лише чотири молодші біти, - старші біти зарезервовані під деякі спеціальні команди і можуть бути використані PC при ініціалізації з'єднання з контролером та узгодження протоколу передачі даних, а також контролером для контролю помилок передачі. Зокрема, у разі помилки при передачі, контролер проводить установку старшого біта (MSB) контрольного байта на одиницю. При успішній передачі всі чотири старші біти встановлюються в нуль.

Примітка. Існують окремі винятки із правил використання контрольного байта.

Ініціалізація контролера та бортової системи самодіагностики

Для початку обміну даними PC повинен зробити встановлення з'єднання з контролером, потім ініціалізувати контролер і канал даних OBD II.

Встановлення з'єднання

Після під'єднання контролера до PC та діагностичного роз'єму OBD повинна бути зроблена його ініціалізація з метою запобігання «зависань», пов'язаних з шумами в послідовних лініях, якщо їх підключення було здійснено до включення живлення контролера. Одночасно проводиться найпростіша перевірка активності інтерфейсу. Насамперед посилається однобайтовий сигнал 20 hex, сприйманий контролером як команда на встановлення з'єднання. У відповідь контролер замість контрольного надсилає єдиний байт FF hex (255 dec) та переходить у режим очікування прийому даних. Тепер ПК може переходити до ініціалізації каналу даних.

Примітка. Даний випадок є одним із небагатьох, коли контролер не використовує контрольний байт.

Ініціалізація

На цьому етапі проводиться ініціалізація протоколу, яким буде здійснюватися обмін даними, а разі протоколу ISO – ініціалізація бортової системи. Обмін даними проводиться за одним із трьох протоколів: VPW (General Motors), PWM (Ford) та ISO 9141-02 (азіатські/європейські виробники).

Примітка. Існує безліч винятків: наприклад, при опитуванні деяких моделей автомобілів Mazda може використовуватися «фордовський» протокол PWM. Отже, у разі проблем передачі слід насамперед спробувати скористатися будь-яким іншим протоколом.

Вибір протоколу проводиться передачею комбінації, що складається з контрольного байта 41 hex і наступного за ним байта, що визначає тип протоколу: 0 = VPW, 1 = PWM, 2 = ISO 9141. Так, наприклад, за командою 41 02 hex проводиться ініціалізація протоколу ISO 91.

У відповідь контролер надсилає контрольний байт і байт стану. Установка MSB контрольного байта говорить про наявність проблем, при цьому наступний за ним байт стану міститиме відповідну інформацію. При успішній ініціалізації надсилається контрольний байт 01 hex, що вказує на те, що далі слідує верифікаційний байт стану. У разі протоколів VPW і PWM верифікаційний байт є простою луною визначального протоколу байта (0 або 1, відповідно), при ініціалізації протоколу ISO 9141 це буде цифровий ключ, що повертається бортовим процесором OBD і визначальний, яка саме з двох версій протоколу, що незначно відрізняються одна від одної, буде використовуватися.

Примітка. Цифровий ключ має суто інформаційне призначення. Слід зазначити, що ініціалізація протоколів VPW і PWM відбувається значно швидше, оскільки потребує лише передачі відповідної інформації контролеру.

На моделях, що відповідають стандарту ISO, ініціалізація займає близько 5 секунд, що витрачаються на інформаційний обмін адаптера з бортовим процесором, що виробляється зі швидкістю 5 бод.

Слід звернути увагу читача, що на деяких моделях автомобілів сімейства ISO 9141 ініціалізація протоколу припиняється, якщо запит на видачу даних не буде переданий протягом 5-секундного інтервалу, - сказане означає, що PC повинен робити автоматичну видачу запитів кожні кілька секунд, навіть у холостому режимі.

Після встановлення з'єднання та ініціалізації протоколу починається штатний обмін даними, що складаються з запитів, що надходять від PC і видаються адаптером відповідей.

Порядок обміну даними

Функціонування контролера при використанні протоколів сімейства ISO 9141-2 та SAE (VPW та PWM) відбувається за різними сценаріями.

Обмін протоколами SAE (VPW та PWM)

При обміні даними за даними протоколами відбувається буферизація лише одного кадру даних, що означає необхідність конкретизації підлягає захопленню чи поверненню кадру. В деяких (рідкісних) випадках бортовий процесор може передавати пакети, що складаються з більш ніж одного кадру. У такій ситуації запит має повторюватися доти, доки всі кадри пакета не будуть прийняті.

Запит завжди формується таким чином: [Контрольний байт], [Запит за стандартом SAE], [Номер кадру]. Як згадувалося вище, контрольний байт зазвичай є число, рівне повної кількості наступних його байтів. Запит оформляється відповідно до специфікацій SAE J1950 та J1979 і складається із заголовка (3 байти), послідовності інформаційних байтів та байта контролю помилки (CRC). Зауважимо, що в той час як інформація на запит формується у суворій відповідності зі специфікаціями SAE, споживачем контрольного байта та номера кадру є інтерфейсний контролер.

При успішному завершенні процедури повідомлення у відповідь завжди має такий формат: [Контрольний байт], [Відповідь за стандартом SAE]. Контрольний байт, як і раніше, визначає кількість наступних за ним інформаційних байтів. Відповідь відповідно до вимог стандарту SAE складається із заголовка (3 байти), ланцюжки інформаційних байтів та байта CRC.

При збої надсилається 2-байтне повідомлення у відповідь: [Контрольний байт], [Байт стану]. При цьому в контрольному байті проводиться установка MSB. Чотири молодших біта формують число 001, що свідчить про те, що за контрольним слідує єдиний байт, - байт стану. Ця ситуація може виникати досить часто, оскільки Специфікації допускають можливість невидачі бортовим процесором даних, а також передачу невірних даних у разі, коли запит не відповідає стандарту, що підтримується виробниками автомобіля. Можлива також ситуація, коли дані, що запитуються, відсутні в оперативній пам'яті процесора в поточний момент часу. Коли контролер не отримує очікуваної відповіді, або отримує пошкоджені дані, проводиться установка MSB контрольного байта, а за контрольним видається байт стану.

При колізіях у шині інтерфейс виробляє єдиний байт 40 hex, що є контрольним байтом з обнуленим молодшим бітом. Подібна ситуація може виникати досить часто при завантаженні автомобільної шини повідомленнями вищого ніж діагностичні дані пріоритету, - обчислювальний пристрій повинен повторити вихідний запит.

Обмін протоколами ISO 9141-2

Стандарт ISO 9141-2 використовується більшістю азіатських та європейських виробників автомобільної техніки. Структура формованого PC запиту мало чим відрізняється від використовуваної в стандартах SAE, з тією різницею, що адаптер не потребує інформації про номер кадру і відповідні дані бути присутніми в пакеті не повинні. Таким чином, запит завжди складається з контрольного байта і наступного за ним ланцюжка інформаційних байтів, що включають контрольну суму. Як повідомлення у відповідь контролер просто ретранслює сформовані бортовим процесором сигнали. Контрольний байт у повідомленні у відповідь відсутній, тому PC сприймає надходить інформацію безперервним потоком до тих пір, поки ланцюжок не переривається паузою в 55 мілісекунд, повідомляє про завершення інформаційного пакета. Таким чином, повідомлення у відповідь може складатися з одного або більше кадрів відповідно до вимог специфікацій SAE J1979. Контролер не здійснює аналіз кадрів, не відкидає недіагностичні кадри і т.д. PC повинен власними силами проводити обробку даних, що надходять з метою вичленування окремих кадрів шляхом аналізу заголовних байтів.

Примітка. Відповіді більшість запитів складаються з єдиного кадру.

Модифікації контролерів останніх версій

Примітка. Усі інформаційні байти передаються у 16-річному форматі (hex).

Примітка. Символом XX є невизначений, зарезервований або невідомий байт.

Нижче наведено основні відмінності процесу передачі даних протоколами SAE і ISO 9141, характерні для інтерфейсних контролерів останніх версій, а також порядок передачі даних протоколу ISO 14230:

• 1) Стандарт ISO 9141: Додано адресний байт;
• 2) Стандарт ISO 9141: Здійснюється повернення одного, а обох ключових байтів; (додатковий байт повертається також у режимах SAE, проте тут він не використовується).
• 3) Додано підтримку протоколу ISO 14230.

Встановлення з'єднання

Порядок встановлення з'єднання не змінився:

Відправлення:	20
Прийом:	FF

Вибір протоколу

Протокол вибирається так:

VPW:
Відправлення:	41, 00
Прийом:	02, 01, XX
PWM:
Відправлення:	41, 01
Прийом:	02, 01, XX
ISO 9141:
Відправлення:	42, 02, adr де: adr - адресний байт (зазвичай 33 hex)
Прийом:	02, К1, К2 де К1, К2 - ключові байти ISO Або: 82, XX, XX (помилка ініціалізації ISO 9141)
ISO 14230 (швидка ініціалізація):
Відправлення:	46, 03, R1, R2, R3, R4, R5, де: R1 ÷ R5 - повідомлення про початок запиту ISO 14230 на встановлення з'єднання, зазвичай R1 ÷ R5 = С1, 33, F1, 81, 66
Прийом:	S1, S2, ………, де S1, S2, ……… - повідомлення про початок відповіді ISO 14230 на встановлення з'єднання

Примітка. Можуть послідовно передаватися більше одного ECU. Як відповідь можна використовувати негативний код відповіді.

Типова позитивна відповідь виглядає так:

S1, S2, ……. = 83, F1, 10, С1, Е9, 8F, BD ISO 14230 (повільна ініціалізація):

Аналогічно ISO 9141

Зауваження та коментарі

Якщо планується використання контролера передачі даних лише з якомусь одному чи двом з протоколів, зайві компоненти може бути виключені.

Наприклад, під час організації схеми під протокол VPW (GM) у дроті підключення контролера до автомобіля знадобляться лише три жили електропроводки (клеми 16, 5 та 2).

Якщо протокол PWM не використовується, можуть бути виключені елементи R4, R6, R7, R8, R9, R10, Т1, Т2 і D1.

При відмові від обміну протоколом ISO винятку підлягають елементи: R15, R16, R17, R18, R19, R21, Т4 і Т5.

Відмова від використання протоколу VPW дозволяє виключити такі елементи: R13, R14, R23, R24, D2, D3 та Т3.

Застосовано вугільно-плівкові резистори з 5-відсотковим допуском опору.

Зверніть увагу на відсутність кнопки аварійного перезавантаження (RESET), - у разі потреби таке перезавантаження може бути здійснено шляхом від'єднання контролера від автомобільного роз'єму (перезавантаження інтерфейсного процесора відбудеться автоматично). Перезапуск програмного забезпечення на ПК призводить до повторної ініціалізації інтерфейсу.