Procedura badania uszkodzeń przy pomocy systemu OBD II/EOBD

Procedura badania uszkodzeń przy pomocy systemu OBD II/EOBD

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW
2(78)/2010
Stanisław W. Kruczyński1
Marcin Wojs2
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. 2.1. Połączenie w sieć różnych układów elektronicznych pojazdu [1]
1
2
prof. dr hab. inż. Stanisław W. Kruczyński - Instytut Pojazdów, Wydział SiMR Politechniki Warszawskiej
mgr inż. Marcin Wojs - Instytut Pojazdów, Wydział SiMR Politechniki Warszawskiej
165
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. 2.2. Zakres zadań systemu OBD II [2]
166
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
Rys. 3.1. Procedura badań uszkodzenia silnika przy wykorzystaniu systemu OBD II/EOBD część 1[3]
168
Rys. 3.2. Procedura badań uszkodzenia silnika przy wykorzystaniu systemu OBD II/EOBD część 2[3]
169
Rys. 3.3. 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
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. 4.1. 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
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 2008.
[2] Merkisz J., Mazurek S., „Pokładowe systemy diagnostyczne pojazdów
samochodowych”, WKŁ Warszawa, 2007.
[3] Wojs M. „Analiza porównawcza systemów diagnostyki silnika spalinowego ZI na
przykładzie silnika z16se” Warszawa 2009.
[4] Zimmermann W., Schmidgall R., „Magistrale danych w pojazdach : protokoły i
standardy”, WKŁ Warszawa 2008.
[5] Poradnik Serwisowy, numer 11-12/2008.
[6] Rokosch, U., „Układy oczyszczania spalin i pokładowe systemy diagnostyczne
samochodów : [OBD]”, WKŁ Warszawa, 2007.
[7] Herner A., Riehl H-J., „Elektrotechnika i elektronika w pojazdach samochodowych”,
WKŁ Warszawa, 2009.
[8] „Sterowanie silników o zapłonie iskrowym. Zasada działania. Podzespoły” , Informator
techniczny Bosch, WKŁ Warszawa 2008.
[9] Herner A., Riehl H-J., „Elektrotechnika i elektronika w pojazdach samochodowych”,
WKŁ Warszawa, 2009.
172
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