Компьютерная диагностика автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Принципы работы

2. Стандарты в автомобильной диагностике

3. Методика проведения компьютерной диагностики

4. Диагностика при помощи карманного компьютера

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Период с 1985-го по 1995 год -- это время серьезной компьютеризации автомобилей, когда появление несметного количества электронных систем контроля и управления обусловило необходимость радикальной переработки технологии производства автомобилей.

Поколение автомобилей XXI века будет настолько сильно отличаться от современного «жигуленка» или «москвича», что потребует принципиального изменения не только технологии производства, но и собственно управления транспортным средством. И основную роль здесь снова будет играть компьютеризация автомобиля. Автомобильный компьютер сам будет с точностью до миллисекунды решать, когда требуется произвести переключение передач, и всегда сделает это абсолютно верно, сэкономив максимум горючего и не потеряв ни секунды при разгоне.

При этом оборудованный компьютером автомобиль сможет общаться с водителем на английском, немецком, русском и других языках -- по желанию владельца.

Все это слишком хорошо, чтобы быть правдой. Чтобы заставить компьютер правильно выполнять столь сложные операции, нужно решить несколько трудных аппаратных и программных задач. И только время покажет, осуществится ли все задуманное.

Такой суперкомпьютер должен будет обладать определенной моделью окружающей обстановки, в которой он будет способен ориентироваться самостоятельно, без помощи оператора, и которую на основании накопленного опыта он сможет расширять и совершенствовать. По своим возможностям такой суперкомпьютер должен быть значительно ближе к человеку. Он должен обладать зрением и слухом, чтобы различать и классифицировать оптические образы и звуки, должен понимать команды, подаваемые ему голосом, а главное -- уметь разобраться в них и даже запрашивать дополнительную информацию в том случае, если они сформулированы нечетко.

Пока же автомобильные компьютеры достаточно примитивны и для «общения» с ними необходима высокая инженерная квалификация.

Вы, наверное, не раз видели объявления: «Компьютерная диагностика вашего автомобиля! Только у нас! Быстро! Качественно!» и т.д. Бесспорно, такие слова завораживающе действуют на владельцев автомобилей, которые согласны выложить за это компьютерное таинство довольно внушительную сумму.

Особенно завораживает само словосочетание «компьютерная диагностика», поскольку большинство людей под словом «компьютер» подразумевают что-то крайне сложное и умное, обладающее непререкаемым авторитетом. Впрочем, и многие вполне грамотные и неплохо знакомые с компьютером люди легко покупаются на подобные предложения, забывая расхожую истину, что техника в руках дикаря -- кусок металла.

Давайте попытаемся разобраться в этом вопросе, а заодно выясним, что требуется для того, чтобы самостоятельно провести такую диагностику. Итак, что же такое компьютерная диагностика, для чего она предназначена и в каких случаях применяется?

Принципы работы

Современные электронные системы, предназначенные для управления узлами и агрегатами автомобиля, оснащены так называемыми системами самодиагностики, которые информируют водителя о появлении некоторых неисправностей. Так, например, на приборном щитке многих автомобилей имеется многофункциональный индикатор -- лампочка Check Engine (в старых моделях эту роль иногда выполняли специальные светодиоды, расположенные непосредственно на устройствах управления), которая обычно загорается при включении зажигания и гаснет через некоторое время после запуска двигателя. Если же при самодиагностике обнаружатся неисправные компоненты (из тех, что подлежат диагностике), то индикатор не погаснет. В случае возникновения некоторых неисправностей во время движения индикатор также загорается, а при однократной мелкой неисправности он может и погаснуть (сохранив ошибку в памяти для последующего считывания), но если он продолжает гореть, то не удастся избежать немедленной остановки, более глубокой диагностики и ремонта.

В принципе, специалисты сервиса должны не только считывать и правильно интерпретировать коды, но и проводить диагностику состояния всего автомобиля: проверять компрессию в цилиндрах, давление в топливной системе, опережение зажигания, состояние свечей и свечных проводов, герметичность и соответствие вакуумной системы, содержание СО в выхлопе, состояние топливного фильтра, ремней, катализатора, датчиков температуры и т.д. Наличие специализированного диагностического компьютера, конечно, не помешает, но основой всего должно быть понимание принципов работы системы и назначения всех ее узлов, без которого невозможно получить объективную информацию о текущем состоянии двигателя и топливной системы, чтобы уверенно производить ремонт.

Системы диагностики на разных автомобилях могут различаться, но принцип действия всех систем схож: блоком управления считываются показания датчиков на разных режимах работы в процессе эксплуатации автомобиля (запуск, прогрев, холостой ход, разгон и торможение и т.д.). Показания датчиков бывают статическими (дискретными) или динамическими (изменяющимися во времени). Статические показания датчиков обычно определяются неким пороговым значением -- импульсом определенного уровня или «переключателем» (то есть наличием или отсутствием сигнала), а динамические, как правило, передают изменения параметра и проверяются на допустимые диапазоны (верхний и/или нижний пределы). Все диагностические системы хранят и отображают статические данные -- «коды ошибок» и динамические характеристики.

На дискретные показания датчиков система самодиагностики реагирует обычно только при отсутствии электрического контакта (возвращает сигнал о неисправности датчика), а изменение динамических показателей отслеживается по таблицам, хранящимся в памяти устройства управления. Впрочем, один и тот же датчик может проверяться как на электрический контакт, так и на допустимые пределы изменения. И тогда для одного устройства могут быть две ошибки: либо отсутствие сигнала, либо выход за предельные параметры.

Устройство управления может состоять из нескольких блоков: отдельно для двигателя -- ECU (Engine Control Unit) или ECM (Engine Control Module), отдельно для антиблокировочной системы тормозов -- ABS, отдельно для подушек безопасности -- SRS (Air Bag Supplemental Restraint System), для автоматической коробки передач -- A/T (Electronic Automatic Transaxles) и т.д. Но при получении сигнала об ошибке современная система диагностики обязана ответить унифицированно:

* во-первых, классифицировать неисправность по номеру (коду ошибки) и запомнить этот код в долговременной памяти;

* во-вторых, предпринять корректирующие действия, предусмотренные на этот случай управляющей программой.

После этого сохраненные в памяти коды ошибок считываются специальным прибором (сканером) или вручную, при помощи определенной процедуры, которая вводит электронный блок управления в режим индикации кодов самодиагностики. После их изучения и анализа дополнительных данных принимается решение о том, что делать дальше.

Однако следует отметить, что часть параметров, определяющих состояние двигателя, остается вне зоны контроля. И даже после считывания кодов важно не только их идентифицировать, но и определить правильную причину возникновения неисправности.

Необходимо помнить, что автомобиль -- это набор сложных устройств и агрегатов и что его состояние зависит от большого числа параметров. Таким образом, даже незначительная на первый взгляд неисправность может вызвать целую комбинацию кодов, но в то же время ни один из них не даст ответа на вопрос о том, что же в действительности сломалось. Следовательно, для установления точного диагноза требуется инженерная квалификация, а также наличие довольно длительного периода времени. После чтения кода ошибки нужно выполнить дополнительные проверочные операции для того, чтобы убедиться в правильной интерпретации кода. Так, например, очень часто коды неисправностей возникают из-за того, что после тех или иных ремонтных операций на автомобиле просто забывают подсоединить разъем или повреждают электропроводку.

Стандарты в автомобильной диагностике

До 1994 года в мировой автомобильной промышленности применялись различные системы, стандарты и протоколы для диагностики, которые мы условно назовем системами семейства OBD-I (On Board Diagnostic). Процедура считывания кодов систем OBD-I напоминала азбуку Морзе: короткие импульсы (длительностью 0,2 с) обозначали единицы, а длинные (1,2 с) -- десятки. Паузы между импульсами внутри одного кода составляли приблизительно 0,3 с, а сами коды (если их несколько) разделялись длинными паузами в 1,8-2 с. Коды диагностики OBD-I были двузначными (их также называют «короткими» -- в отличие от «длинных» пятизначных кодов расширенной диагностики более поздних систем).

К 1995 году начали появляться так называемые расширенные системы, которые долгое время сосуществовали с прежними, но уже с 1996 года по требованиям Агентства по защите окружающей среды Соединенных Штатов (US Environmental Protection Agency, U.S. EPA ) и благодаря усилиям Ассоциации инженеров автомобилестроения (Society of Automotive Engineers, SAE были повсеместно внедрены единые стандарты самодиагностики, протоколов обмена данными, унифицированы требования к диагностическим средствам и структуре кодов. Таким образом, начиная с этого времени все автомобили и грузовики малой грузоподъемности, произведенные для продажи в Соединенных Штатах Америки, оборудуются единой системой самодиагностики OВD-II, а с 2000 года, согласно директиве 98/69EG, все новые автомобили с бензиновыми двигателями и в Европе диагностируются только по этому стандарту. Постепенно на данную систему переходят и автомобильные производители других регионов мира. Признаком этой системы является обязательное наличие в салоне автомобиля характерного 16-контактного диагностического разъема. К сожалению, современные системы, несмотря на всеобщую стандартизацию, продолжают использовать различные протоколы для связи с модулем управления. OBD-II-совместимый автомобиль может использовать любой из следующих протоколов: J1850 VPW, J1850 PWM, ISO 9141-2, ISO 14230-4 и Keyword Protocol (KWP) 2000. Во всех протоколах применяется импульсно-кодовая модуляция переменной или постоянной длины на основе CAN-bus.

Однако если для считывания данных в прежней системе применялись только специальные дилерские сканеры (или неудобная процедура активизации модуля, уникальная для каждой марки), то OBD-II-совместимый автомобиль может тестироваться универсальным OBD-II-сканером.

Назначение всех диагностических систем -- унифицированное определение неисправностей в различных узлах и агрегатах автомобиля для принятия решения о последующем ремонте. Но если в системах семейства OBD-I было предусмотрено определение неисправностей ограниченного спектра (двигателя, подушек безопасности, тормозной системы ABS и автоматической коробки передач), то в OBD-II перечень диагностируемых узлов расширен (к перечисленному добавились также климатическая установка, иммобилайзер и различное дополнительное оборудование). Кроме того, значительно увеличилось количество диагностических кодов (их теперь более 3000). Кстати, для диагностики даже такого «механического» устройства, как термостат, на современных автомобилях тоже используются соответствующие алгоритмы и коды ошибок.

Усложнение систем и их перенасыщенность электроникой, в свою очередь, привели к усложнению собственно методов диагностики неисправностей, а требования к техническому персоналу и к качеству применяемого диагностического оборудования значительно возросли.

Методика проведения компьютерной диагностики

Очевидно, что грамотная диагностика и поиск неисправности занимают подчас значительно больше времени, нежели починка.

И здесь встречаются две крайности: первая -- это классическая ситуация «развода», когда клиенту последовательно предлагают заменить деталь за деталью на новые и посмотреть, что получится, по принципу «хуже не будет!». Хорошо, если такой метод приведет к устранению неисправности до того, как будут поочередно заменены все узлы и агрегаты автомобиля! Понятно, что здесь мы имеем дело с элементарным надувательством или, в лучшем случае, с неумением правильно диагностировать ситуацию.

В то же время слепая вера в компьютерную диагностику, которая подчас обнаруживает не причину, а лишь следствие возникшей неполадки, может обернуться не менее печальными последствиями и ввести клиента в еще большие расходы.

В идеальном случае диагностика должна состоять из следующих этапов:

* На первом используются все доступные средства компьютерной диагностики и считываются не только коды ошибок, но и все цифровые данные, прямо или косвенно относящиеся к возникшей проблеме. Здесь надо понимать, что «говорит» сканер и насколько полно он «расшифровывает» найденные неисправности.

* На втором этапе все эти данные должны быть дополнительно подвергнуты электрической (аналоговой) проверке. И в первую очередь необходимо тщательно проверить электрическую систему автомобиля (аккумулятор, генератор, провода и контакты), чтобы убедиться в ее полной исправности. В противном случае полученная цифровая информация просто бессмысленна, ибо электроника -- это «наука о контактах»!

* Далее необходимо, чтобы сканер «взял» проверяемую машину, то есть разрешил просмотр данных в режиме реального времени (эта функция обычно называется Data Stream -- отображение потока данных). Данная функция может использоваться для проверки сигналов датчиков и других элементов систем управления в режиме реального времени. Таким образом, на дисплей сканера выводятся сигналы датчиков автомобиля и параметры системы впрыска топлива в течение некоторого времени в режимах холостого хода, а также увеличения и сброса скорости вращения вала двигателя. После этого проводится анализ полученных результатов и делаются выводы о правильности работы системы, наличии и характере неисправностей. Одним из основных преимуществ того или иного сканера в этом случае является возможность работы в режиме многоканального осциллографа, то есть получения графиков зависимости параметров не только от времени, но и от других параметров, а также исследование влияния изменения определенного параметра на тот, что выбран для анализа. И еще больше облегчает нахождение причин неисправностей возможность сравнения осциллограмм, полученных при тестировании, со стандартными осциллограммами для подобных автомобилей. Правда, здесь вам потребуются инженерные знания и общее понимание процессов, происходящих в автомобиле. Если же четко расписанной методики тестирования и вспомогательной информации по устранению конкретной неисправности у вас нет, то лучше обратиться к специалисту.

* И в завершение, следует стереть из памяти контроллера коды ошибок и провести повторную инициализацию системы. При первой активации системы после стирания памяти контроллера управления (это может произойти также и после отключения аккумулятора в процессе ремонта либо замены каких-либо узлов или деталей) потребуется процедура повторной инициализации («переобучение» компьютера). Большинство автомобильных компьютеров (управляющих устройств) запоминают и хранят данные о функционировании систем автомобиля для оптимизации эксплуатационных характеристик и улучшения работоспособности. После обнуления памяти устройство управления будет использовать значения, заданные по умолчанию, до тех пор, пока не будет записана новая информация о каждом компоненте системы. В течение нескольких рабочих циклов компьютер восстанавливает оптимальные значения и запоминает их снова (устройство управления может запоминать данные о 40 или более параметрах автомобиля). В ходе стадии переобучения может наблюдаться некоторое ухудшение «поведения» автомобиля: могут возникнуть резкое или нечеткое переключение передач, низкие или нестабильные обороты холостого хода; могут появиться даже перебои в двигателе, связанные с переобогащением или, напротив, с переобеднением горючей смеси, а также, как следствие, возрастет расход топлива. Однако эти симптомы должны быстро исчезнуть после запоминания компьютером ряда циклов вождения (то есть примерно через 30-40 км).

Вы можете спросить: «Зачем же тогда нужна вся эта компьютерная диагностика, если окончательное решение все равно принимает специалист?» Дело в том, что человеку свойственно ошибаться, и чем больше информации ему приходится анализировать, тем выше вероятность такой ошибки. А с помощью подобных диагностических систем можно очень эффективно сузить поле поиска и определить характер неисправности, не прибегая к ненужным (а зачастую и очень трудоемким!) «хирургическим» вмешательствам. Кроме того, при проведении регулярной плановой диагностики, результаты которой фиксируются и запоминаются, можно прогнозировать возможные неисправности, которые еще не возникли и не переросли в фатальные. А с исправно работающим мотором (во всяком случае -- на первый взгляд) вряд ли кто-нибудь станет всерьез возиться, если только диагностика не будет столь простой, как компьютерная.

Диагностика при помощи карманного компьютера

автомобильный компьютерный диагностика сканер

В качестве устройства для компьютерной диагностики применяются:

* Стационарные мотор-тестеры -- многофункциональные устройства всесторонней автомобильной диагностики, в которых OBD-II-сканер присутствует как малая часть универсальной системы газоанализа, измерения компрессии, давления топлива, разряжения во впускном коллекторе и многого другого. Естественно, стоят такие системы десятки тысяч долларов, так что диагностика с их помощью -- удовольствие довольно дорогое.

* Специализированные дилерские сканеры (или так называемые универсальные дилерские приборы) -- многофункциональные цифровые устройства, представляющие собой комбинацию мультиметра, осциллографа и микрокомпьютера со специализированной базой на сменном картридже для конкретной модели автомобиля. Стоимость таких устройств -- порядка 2000-3000 долл. без картриджа и кабелей-переходников под различные модели автомобилей (картриджи сами по себе стоят порядка 500 долл. и к тому же имеют узкую специализацию по марке, модели и модификации того или иного автомобиля).

* Компьютерные тестовые системы, которые представляют собой обычный персональный компьютер, ноутбук или карманный компьютер произвольной конфигурации с соответствующим программным обеспечением и специальным кабелем OBD-II -- RS-232. В таком соединительном кабеле стоит программируемый микроконтроллер c зашитыми протоколами обмена, так что напрямую соединить систему OBD-II с компьютером вам не удастся. Стоимость программного обеспечения вместе с кабелем для последовательного порта -- порядка 500-1000 долл.

Компьютерная тестовая система является самой гибкой из всех перечисленных. Она позволяет считывать коды OBD-II и потоки данных в реальном времени и представлять их в интуитивно понятном виде, то есть не в численной форме, а в виде описания возможных неисправностей, в виде таблиц, а также в графическом виде, в том числе в форме многопараметрических графиков. При помощи такой системы можно проводить и виртуальные тесты: изменять вручную один из параметров и смотреть, что будет происходить с остальными. При этом в реальном времени ведется протокол, необходимый для детального анализа переходных процессов. Такие протоколы удобно сохранять в log-файлах по датам, что может пригодиться для ведения плановой диагностики: можно постепенно накапливать «историю мотора» и своевременно выявлять вероятные проблемы. Все данные можно распечатать в удобной для чтения форме, сохранить в формате MS Excel и оставить резервную копию на внешнем носителе.

Поскольку для полной и всесторонней диагностики автомобиля требуется исследование различных параметров в рабочих режимах (то есть в движении), то наиболее удобными являются системы на базе миниатюрных карманных компьютеров. Кроме того, такие устройства можно будет использовать и как бортовые компьютеры для учета расхода топлива, определения времени разгона, измерения мощности автомобиля и т.д. При этом системы на базе карманных компьютеров обойдутся вам значительно дешевле.

В принципе, существует много программ для компьютерной диагностики автомобиля для настольного компьютера или ноутбука. Как правило, все они продаются вместе с соответствующим адаптером. Есть среди них и отечественные разработки (многие из которых даже сильно продвинулись в «улучшении» изделий отечественного автопрома). Но подробно мы рассмотрим только лучшее с нашей точки зрения решение -- систему на базе Palm-компьютеров Auterra ODB II Scan Tool. Во-первых, оно наиболее удобное и качественное (особенно по сравнению с отечественными изделиями), во-вторых -- достаточно универсальное, а в-третьих -- относительно дешевое (даже по сравнению с отечественными).

Прежде всего поговорим о цене. Сам ODB-II-адаптер с программным обеспечением, кабелем для подсоединения к OBD-разъему автомобиля и кабелем для COM-порта карманного компьютера компания Auterra продает за 220 долл. (учтите, что только кабель для последовательного порта наладонника стоит 20 долл.), а самый дешевый Palm стоит около 100 долл. (намного дешевле, чем ноутбук).

Все обновления ПО и базы по различным автомобилям можно скачать через Интернет, что проверено и подтверждено на практике: ПО регулярно обновляется. Auterra утверждает, что поддерживает все автомобили, сделанные для Америки и выпущенные с 1996 года, все европейские автомобили с 2000 года и многие автомобили для азиатских рынков. Однако здесь все обстоит не столь безоблачно. Естественно, с автомобилями для американского рынка проблем у нас не возникло -- программа работала с любыми, даже выпусков 1994-95 годов (то есть везде, где удалось обнаружить разъем OBD-II сканер на базе Palm подключался и прекрасно работал). С европейцами все оказалось сложнее: новые машины сканер «брал», а старые (до 2000 года, даже с декларированным OBD-II и соответствующим разъемом) -- отказывался. Что, впрочем, не является основанием для предъявления претензий, ведь окончательный переход европейцев на OBD-II декларирован только с 2000 года. С праворульными японскими машинами вообще проблема -- разъем OBD-II там отсутствует. Однако все мои знакомые Subaru и для Европы, и для Америки с этим сканером прекрасно работали. На одной из них, оснащенной двумя катализаторами, мы убедились в хорошей работе обеих лямбда-зондов, но причин возникающей ошибки «плохой работы выпускной системы» так и не обнаружили (не хватило квалификации). В другой обнаружили плохую работу одной из свечей (после ее замены провалы и вибрация при работе двигателя пропали).

В принципе, такой индивидуальный сканер (работающий еще и как бортовой или маршрутный компьютер) очень полезен. Даже если не удается самому понять причину неисправности, то можно сохранить протокол работы автомобиля в формате Microsoft Excel (поток данных идет со скоростью примерно 500 Кбайт/ч) и приехать с этим файлом в сервис-центр к специалистам (к сожалению, причин, по которым могла возникнуть вышеназванная ошибка на автомобиле Subaru, не смогли понять даже в авторизованном сервисе).

Поэтому отдавать 50-100 долл. на так называемую компьютерную диагностику в сервисе или платить за измерение скорости разгона и/или мощности/оборотов больше не нужно -- все это покажет ваш карманный помощник (см. врезку «Как работает Auterra OBD II Scan Tool»).

Такой сканер позволяет владельцу автомобиля самостоятельно и при минимуме обучения проверять эксплуатационные режимы своего транспортного средства, считывать коды неисправностей и определять состояние датчиков и исполнительных устройств.

А обойдется этот диагностический инструмент заведомо дешевле, чем ремонт и долгие мытарства в автосервисах. С его помощью можно экономить приличные деньги, подтверждая диагностическую информацию, полученную от технического персонала сервиса, или даже проверять и устранять мелкие неисправности самостоятельно.

Заключение

Автомобили 1996-2003 года выпуска -- это уже не простенькие системы, ибо количество кодов диагностики для автомобилей с OBD-II стандартом составляет несколько тысяч!

Получение владельцем автомобиля текущей информации о состоянии датчиков, исполнительных устройств и других компонентов автомобиля поможет ему также определять состояние и износ узлов, чтобы вовремя произвести их замену. Это даст возможность предупредить поломку, избежать дорогостоящего ремонта и сведет на нет старания авторемонтников «развести клиента на деньги». А при фатальных неисправностях в пути эта система позволит оперативно определиться с их характером и принять решение: попытаться ли исправить поломку собственными силами либо, не тратя понапрасну времени и сил, сразу искать подходящий буксир.

Список использованной литературы

1. Новиков М.В. IDEF0 в моделировании бизнес-процессов управления.// Корпоративный менеджмент. - №174. - 2003 г.

Электронные ресурсы:

2. «Мотор-тестер» // [Электронный ресурс]: http://autodiag.narod.ru/soft/mottestvaz/motortes.htm

3. «Работа программного продукта мотор-тестер» // [Электронный ресурс]: http://www.motorhelp.ru/56-motor-tester-v-diagnostike.html

4. «Компьютерная диагностика автомобиля» [Электронный ресурс]: http://vagcom.com.ua/clauses/kompyuternaya-diagnostika-avtomobilya/

5. «Диагностика двигателя автомобиля» [Электронный ресурс]: http://www.avto-pulss.ru/sovet/477-diagnostika-dvigatelya-avtomobilya.html

6. «Методики диагностики, тест "Относительная компрессия"» [Электронный ресурс]: http://www.ardio.ru/relkompr.php

Размещено на Allbest.ru