БОРТОВАЯ ДИАГНОСТИКА: ОСОБЕННОСТИ И АЛГОРИТМ ПРОВЕДЕНИЯ ДИАГНОСТИКИ

АННОТАЦИЯ

В статье приводится описание работы системы запуска двигателя. Производится обеспечение теоретической базой для выстраивания картины состояния автомобиля в процессе бортовой диагностики. В ходе поиска неисправностей, специалист нуждается в технической информации о предмете исследования. Основными источниками информации являются документация, опыт (собственный и других специалистов), установленные производителем работы, связанные с отзывными кампаниями. Одной из вспомогательных частей является постановка вопросов, помогающих исследованию неисправности. Приводятся примеры, показывающие особенности диагностирования автомобилей. Для правильного исследования состояния автомобиля применяются различные методы диагностики и их виды. Обратим внимание на сквозную и косвенную комплексную диагностику.

ABSTRACT

The article describes the operation of the engine start system. It provides a theoretical basis for building a picture of the condition of the car in the process of on-board diagnostics. During troubleshooting, a specialist needs technical information about the subject of the study. The main sources of information are documentation, experience (own and other specialists), work established by the manufacturer related to product recalls. One of the auxiliary parts is the formulation of questions that help to investigate the malfunction. Examples are given showing the features of car diagnostics. Various diagnostic methods and their types are used to properly study the condition of the car. Let's pay attention to the end-to-end and indirect comprehensive diagnostics.

Ключевые слова: ДВС, БД, OBD, ошибка, сканер, ДПКВ, ДПРВ.

Keywords: internal combustion engine, DB, OBD, error, scanner, CPS, MAF.

Современный автомобиль - это совокупность технических решений, сложная техническая система, совместно действующих элементов. Во всём мире происходит изменение соотношения производства электрических автомобилей и с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Человек сталкивается с проблемами повышенного загрязнения при производстве и переработке электромобилей из-за токсичного процесса создания и утилизации аккумуляторов. Улучшению и моделированию подвергаются шасси и рулевое управление для обеспечения безопасности водителя, пассажиров и пешеходов [8]. Но большую часть производимых автомобилей на сегодняшний день составляют машины с ДВС.

Эксплуатационные свойства транспортного средства изменяются в ходе эксплуатации. Каждый параметр элемента изменяется с номинального до реального значения. Следовательно, необходимо отслеживать различные состояния, предупреждать отказы и управлять ими. С целью решения этих задач с 1968 года устанавливают и применяют бортовую диагностику (БД) - это система программно-аппаратных средств, выявляющая отказы и вероятные причины. Бортовая система обеспечивает автомобиль самодиагностикой и отчётностью.

Для начала работы системы управлением двигателя необходимо взаимодействие с системой запуска двигателя. В состав данной системы входят: аккумулятор, генератор переменного тока, стартер, замок зажигания. После прокручивания ключа в замке зажигания, поступает поток электроэнергии от аккумулятора до электрического соленоида стартера, который в последующем направляет ведущую шестерню в зацеп с коленчатым валом. После необходимой работы стартера по запуску двигателя, отключается подача тока на соленоид, а стартер больше не участвует в работе двигателя. Генератор переменного тока предназначен для компенсации упавшего напряжения на аккумулятор и обеспечения его подзарядки.

В это время начинают свою работу: бортовой компьютер, электронные блоки управления, приборная панель, приборы освещения, топливный насос.

В БД под неисправностью понимается отсутствие ответного сигнала от элемента, что значит неспособность полноценно выполнять работу. Но отсутствие сигнала может быть вызвано не только с работоспособностью элемента, но и плохим состоянием электропроводки. Функционировать система бортовой диагностики начинает при активации зажигания и прекращает при переходе контроллера в режим «stand by».

Просматривая код ошибки в OBD-сканере (аббревиатура «On-board diagnostics»), найти настоящую причину отказа может быть не простой задачей. Этим вопросом занимается автодиагност или автоэлектрик. Они, основываясь на своём опыте, могут первично определить отказ без дальнейшего исследования ситуации. Задачи требуют не прямой диагностики, а косвенной комплексной диагностики, поэтому формирование опыта и умений наблюдать за описываемым процессом.

Согласно этому производители автомобиля составляют различные планы работ и инструкции для обеспечения более экономичного и оперативного ремонта [1]. Однако этого материала не хватает для всех решений задач по устранению отказов. Поэтому в автомобильной сфере распространяются рекомендации и инструкции как от экспертов, так и от простых автовладельцев. В данной статье будут приводится следующие рекомендации:

1. Анализ ситуации и сквозная диагностика.
2. Косвенная комплексная диагностика
3. Алгоритм поиска причины отказа применительно к различным автомобилям.
4. Применение алгоритма поиска причины отказа

Перед эксплуатацией автомобиля, нужно запустить двигатель, но при невозможности сделать этого, эксплуатация так же невозможна. Современный автомобиль частично обозначить причину отказа в режиме «зажигание», но достоверность сообщений от блока управления довольно низка, так как датчики должны провести тестовые измерения параметров автомобиля, что на данном этапе почти невозможно.

Следующим шагом является тестовый запуск двигателя, убедившись в безопасности и возможности прокручивания коленвала. В режиме «запуск» датчики считывают параметры и могут отправить обратный сигнал об работоспособности элемента. На этой стадии по конкретным сообщениям и отчётам БД можно выстраивать представление о ситуации. Следует задать вопросы:

1. Почему сейчас этого не происходит?
2. Что вместо этого происходит?
3. С какой стороны начать смотреть?

Сейчас не стоит вдаваться в подробности, это помешает процессу составления алгоритма предпринимаемых мер по восстановлению работоспособности. Необходимо определить причину и (или) следствие. В некоторых ситуациях этого достаточно, чтобы устранить отказ.

Современные производители применяют в своих системах диагностику на основе модели. Целями диагностики на основе модели являются построение механизма диагностики с заранее определенным процессом, обнаружение отказа в пределах допустимого диапазона сигналов, обнаружение ухудшения качества со временем и обеспечение производственных допусков. [6]

В более сложных случаях, применяется косвенная комплексная диагностика. Процесс усложняется и вопросы, которые помогут в исследовании ситуации:

1. Почему именно сейчас так происходит?
2. Что не позволяет, касательно различных элементов, работать исправно?
3. Какая последовательность работы элементов?
4. Что именно привело к неисправности?

Такая диагностика подробно рассматривает по работу и структуру всех элементов, которые связаны с причиной и следствием неисправности.

Известно, что при обнаружении неисправности в память блока управления записываются коды ошибок в соответствии с международной классификацией. Используя эти сведения, определяется порядок воспроизведения неисправности.

Рассмотрим пример. Блок управления при работающем двигателе с помощью панели приборов сигнализирует об ошибке 85 - «Transmission gear error». Сообщается о несоответствии расчётного передаточного числа и известного (при ошибке) на любой передаче, то есть переключения передач не происходит. Коробка передач в аварийном режиме. Причины различны, от неправильного обратного сигнала до неисправности коробки передач. Для уточнения сигнализатора ошибки использовался осциллограф. Он показал, что сигнал не корректный и имеет совершенно другой вид. Основываясь на этом, проводится проверка цепи, сигнальных проводов, датчиков и блока управления. Электропитание датчиков и электропроводы исправны: наличие на концах проводников. Блок управления: существовала высокая вероятность, что один из конденсаторов или заменяющих его функцию элемент неисправен, однако плата управления исправна. Датчики подвергаются проверке и выявляется, что два из них находятся в коробке передач. Не преступая к разборке, была проведена проверка сигнальных проводов от датчиков. Наблюдается окисление одного из наконечников внутри разъёмной колодки. Ошибка показывает на различные элементы, но настоящей причиной отказа являлся окисление соединения проводника с наконечником в разъёме.

Перед диагностикой следует убедиться:

1. Что будет подаваться чистое топливо в достаточном количестве.
2. Удовлетворительное состояние фильтров.
3. Источник электропитания исправен и может полноценно выполнять свою функцию. [2, с. 12]

Предлагается алгоритм поиска неисправности для различных марок автомобиля:

1. Чтение ошибок в памяти блока управления в режиме «зажигание»
2. Чтение ошибок в режиме «запуск», при возможности.
3. Нахождение последствий.
4. Определение порядка проверки блоком управления систем автомобиля.
5. Проверка выходных и входных сигналов.
6. Основываясь на графике или осциллограмме, составить список элементов, которые могут влиять на сигнал.
7.  Проверить элементы из списка.

В общем числе ремонтов специалисты сталкиваются с особенностями, которые мешают исследованию проблемы. Иногда это является задачей не простой и даже специалист не справится её решением. Рассмотрим некоторые рекомендации и нюансы.

Чтение осциллограммы может быть не правильным, если его контакты подсоединяются не в желаемый источник сигнала. Для проведения тестов с осциллографом следует изучить электронные схемы. В распространённых устройствах (даже в числе модельного ряда) контакты могут быть различны, а результат совершенно другой.

Строение двигателей автомобиля различны, поэтому производитель составляют и публикуют инструкции и схемы, но даже некоторые серийные автомобили не имеют документации по каким-либо элементам. Например. Двигатель не заводится и стартер проворачивает коленвал. Сигнал на катушки отсутствует, топливный насос работает [2, с. 40,41]. Возникает вопрос: почему именно сейчас это происходит? Бортовая диагностика выявила «camshaft position sensor» - ошибка по датчику распредвала. Подключение осциллографом к датчикам положения коленвала и распредвалов (ДПКВ и ДПРВ, соотвественно) - несовпадение. Причина: ремень, приводящий валы в движение, был охлаждён, что привело к проскальзыванию.  Опытный специалист настраивает систему по оставшимся меткам производителя, но результата нет - нужен реферес  осциллограммы двух датчиков. Такого материала по данной модели автомобиля в сети Интернет не было найдено. Сравнивая осциллограммы других автомобилей, ведётся расчёт соотношения зубьев агрегатов.  Методом последовательной подстановки шагом в один зуб, моменты зажигания и впрыска стали корректны. Выводом такого примера является одно явление, которое может помочь специалисту настроить двигатель для исправной работы. Существуют отличия в графиках ДПРВ и ДПКВ, но принцип расчёта общий.

Рисунок 1. Пример осциллограммы сигналов ДПРВ и ДПКВ

На (Рис.1) приведён пример, где пропущенные зубья шестерни ДПРВ (0 вольт) синхронизированы с опорным импульсом (превышение среднего вольтажа) для правильного последовательного взаимодействия цилиндров.

Пример, который может возникать при установке элемента, не подходящей по спецификации. Во время эксплуатации турбированного двигателя появляются ошибки P0235 «Регулирование давления наддува» и P0226 «Атмосферный датчик давления». Датчик давления считывает показания из памяти и сравнивает с давлением в данный момент. Ошибка возникает при неисправности самого датчика, либо некоторого отклонения показаний датчика давления и атмосферного датчика давления. Датчик давления был подобран по номеру, схожему с изначальным. Оба датчика имеют одно отличие - разные диапазоны работ. Такие изменения в конструкции называют тюнингом. Причина появления ошибки: в блоке управления прошивка не обновлялась после установки нового элемента, следовательно показания датчика принимаются за ошибку. Если принимается решение завершить тюнинг, то следует, согласно параметрам нового устройства, построить график зависимости параметров и с помощью линейной интерполяции рассчитать коэффициенты работы для дальнейшего изменения значений в блоке управления.

Рекомендация: при проведении диагностики использовать средства, позволяющие прочитать подробную информацию по ошибки. Мультимарочные сканеры могут фиксировать разницу показаний как ошибку, когда их значения фактически в норме.

Ещё одной особенностью является использование мультимарочных сканеров в относительно старых автомобилях. Компании производители сканеров, из расчёта снижения объёма программного обеспечения устройства, ограничивают или удаляют средства для полного опознания систем автомобиля. Столкнувшись с такой проблемой, даже эксперты могут быть озадачены. Решение: обновить программное обеспечение на более раннюю версию.

Таким образом, можно описывать и распространять различные особенности диагностирования автомобилей. Специалисты и автовладельцы делятся информацией на форумах. Форумы несёт в себе аккумулятивную функцию, а отдельный человек применяет знания, собранные в единую базу знаний [4;5;6;7]. Технологии развиваются, многие инструменты создаются под новые методы обращения с объектами исследований. Изобретатель пользуется этими инструментами и утверждает производство отдельной модели.

Список литературы:

1. П.Н. Христов, Д.А. Прудских, В.В. Рева, В.А. Зимин. Электронная система управления двигателем автомобилей семейств Lada Priora, Lada Kalina, Lada 4×4 с контроллером МE17.9.7 / M75 ЕВРО-4 -устройство и диагностика, Тольятти, 2013. – 329 с.
2. Яковлев В. Ф. Я47 Диагностика электронных систем автомобиля. Учебное пособие. М.: СОЛОН-Пресс, 2003, 272 с.
3. Kido K., Togai K., Yamaura H. Knowledge-based diagnosis failure detection and isolation by state comparison with model behavior. Mitsubishi Motors Tech. Rev., 2007, 19, 33–39.
4. АВТОЭЛЕКТРИК / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.elektrik-avto.ru. (дата обращения: 17.05.24).
5. Сообщество автомобилистов «Drive2» / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.drive2.ru. (дата обращения: 17.05.24).
6.  Форум сайта «Автоэлектрик для всех» / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.autodevice.ru/forum/. (дата обращения: 17.05.24).
7. Форум автомобильных диагностов «Autodata.ru» / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://forum.autodata.ru/262. (дата обращения: 17.05.24).
8. Georgia Drost. System Diagnostics for Smarter, Safer Vehicles / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://car.osu.edu/news/2020/06/system-diagnostics-smarter-safer-vehicles. (дата обращения: 17.05.24).