Fot. Delphi

Kompletne wyposażenie diagnostyczne: uniwersalny komputer ze specjalistycznym oprogramowaniem +interfejs do komunikacji z samochodem

Przy bogactwie elektrycznego wyposażenia współczesnego samochodu i znacznej integracji tworzących je urządzeń szczególnie ważne staje się wykrywanie i lokalizowanie usterek w tego rodzaju systemach.

Diagnostyka

Cechą charakterystyczną produkowanych współcześnie samochodów jest powszechne wykorzystywanie zaawansowanej technologii elektronicznej i informatycznej. Układy mikroprocesorowe stanowią obecnie nieodłączny element podzespołów samochodowych i stopniowo zastępują rozwiązania analogowe, mechaniczne i elektromechaniczne. Co więcej, układy te współpracują i komunikują się ze sobą w ściśle określony i kontrolowany sposób. Możliwość stosunkowo łatwej identyfikacji ich usterek staje się więc jednym z podstawowych wymagań stawianych producentom podzespołów elektronicznych. Z tego też powodu większość samochodowych układów wyposażonych w mikroprocesory posiada wbudowane funkcje i procedury diagnostyczne. Ze względów bezpieczeństwa diagnostyka samochodowych układów elektronicznych ma również za zadanie zapobiegać ewentualnym uszkodzeniom, monitorować stan techniczny samochodu i informować kierowcę o konieczności udania się do serwisu.

Zakres diagnozy

Funkcje i procedury diagnostyczne są uwzględniane już na etapie projektowania i testowania urządzeń elektronicznych, następnie wykorzystuje się je na liniach produkcyjnych, w stacjach dealerskich i warsztatach samochodowych. W zależności od modelu i wyposażenia samochodu można diagnozować silnik, ABS, immobilizer, automatyczną klimatyzację, automatyczną skrzynię biegów, panel wskaźników deski rozdzielczej, centralny komputer sterujący, funkcje komfortu, elementy multimedialne itd. Za pomocą funkcji diagnostycznych można odczytywać i kasować kody błędów, odczytywać bieżące parametry dotyczące stanu technicznego pojazdu (np. obroty silnika, temperaturę oleju, napięcie akumulatora), sterować elementami wykonawczymi (np. osprzętem silnika, światłami, wycieraczkami, nadmuchem). Poprzez serwisy diagnostyczne jest możliwe kodowanie immobilizera, kodowanie kluczyków, adaptacja i personalizacja, a także programowanie sterowników.

ZOBACZ TAKŻE:

• Samochodowe systemy elektroniczne (cz. II)
• Samochodowe systemy elektroniczne (cz.1)

Samochodowe układy elektroniczne w czasie swojej pracy przeprowadzają nieustannie testy diagnostyczne, co umożliwia szybkie wykrycie i lokalizację powstałych uszkodzeń. Wykrycie nieprawidłowości przez system może być sygnalizowane lampką kontrolną znajdującą się w zestawie wskaźników deski rozdzielczej lub za pomocą sygnału dźwiękowego. Kod usterki zapisany zostaje w pamięci sterownika, skąd może zostać odczytany przez zewnętrzne urządzenie diagnostyczne.

Testery diagnostyczne podłącza się do złącza diagnostycznego pojazdu, które powinno być łatwo dostępne z miejsca kierowcy. Zazwyczaj jest to miejsce pomiędzy kolumną kierownicy a linią środka pojazdu. Przyłączenia jakiegokolwiek przyrządu diagnostycznego do tego złącza nie powinno wykluczać ani zakłócać normalnej pracy pojazdu.

^{Rys.: Diagnostyka samochodowych układów elektronicznych może być przeprowadzona za pomocą specjalnych urządzeń zwanych testerami diagnostycznymi lub za pomocą komputera z odpowiednim oprogramowaniem}

^{Rys.: Złącze diagnostyczne}

Standardy diagnostyczne

W latach 90. ubiegłego stulecia stwierdzono konieczność standaryzacji protokołu transmisji danych w celu ograniczenia nakładów na wykonanie i utrzymanie interfejsów diagnostycznych w sterownikach i testerach diagnostycznych. W rezultacie został opracowany system diagnostyki pokładowej OBD II (ang. on-board diagnostic), w wersji europejskiej zwany jako EOBD II (ang. european on-board diagnostic). Dzięki ujednoliceniu sposobu komunikacji, jednym przyrządem diagnostycznym można odczytać dane z dowolnego pojazdu zgodnego ze standardem OBD II, niezależnie od jego marki i wyposażenia.

System OBD II powstał głównie w celu monitorowania emisji spalin, ale obecnie jest on powszechnie wykorzystywany do monitorowania podzespołów, które nie mają bezpośredniego wpływu na emisję spalin. Został on wprowadzony w USA w 1996 roku, zastępując system OBD I. Na terenie Unii Europejskiej pojawił się on w 2001 roku. W Polsce system OBD II mają obowiązkowo wszystkie samochody sprzedawane po 1 stycznia 2002 roku. Samochody sprzedawane wcześniej mogą posiadać system OBD II, ale nie było to dla producentów obowiązkowe. Po 2003 roku producenci samochodów mogą stosować wyłącznie magistralę CAN do diagnostyki samochodowej.

Protokoły

Sposób wymiany informacji pomiędzy sterownikiem samochodowym a testerem diagnostycznym definiuje tzw. protokół diagnostyczny. Obecnie najbardziej rozpowszechnionym protokołem diagnostycznym w pojazdach europejskich jest KWP 2000 (ang. keyword 2000 protocol), oparty na magistrali CAN i określony normą ISO 15765-3. Zgodnie z tą normą komunikacja powinna być inicjowana przez tester wysyłający przez sieć komunikat z zapytaniem diagnostycznym (ang. request). Zapytanie to składa się z informacji adresowej zawierającej adresy odbiorcy i nadawcy, identyfikatora oznaczającego wybraną funkcję oraz parametrów, które zależą od wybranej funkcji diagnostycznej. Zapytanie może być skierowane do konkretnego sterownika lub do wszystkich sterowników podłączonych do sieci.

Odpowiedź sterownika (ang. response) jest następnie transmitowana przez sieć do testera. Odpytywane urządzenie może przy tym odpowiedzieć pozytywnie lub negatywnie. Pozytywna odpowiedź oznacza, że żądane polecenie zostało wykonane pomyślnie. Odpowiedź negatywna informuje, że sterownik nie może wykonać danego polecenia.

Realizacja funkcji (usług) diagnostycznych odbywa się w specjalnie określonym stanie pracy sterownika, zwanym sesją diagnostyczną. W normalnym stanie pracy sterownik wstrzymuje się od usług diagnostycznych.

Pamięć i kody błędów

Do wymaganych funkcji systemu OBD II należą: zapamiętywanie błędów mogących mieć wpływ na prawidłowe funkcjonowanie podzespołów oraz sygnalizacja tych błędów za pomocą odpowiednich kontrolek znajdujących się na desce rozdzielczej pojazdu.

Kody błędów, czyli tzw. DTC (ang. diagnostic trouble code), zapisywane są w sterowniku jako 16-bitowe liczby, które w tes terze diagnostycznym lub w dokumentacji przetwarzane są w 5-znakowe wyrażenia alfanumeryczne. Każde z nich składa się z litery (P, C, B lub U) oraz 4 cyfr. Litera P oznacza, że usterka wystąpiła w układzie napędowym (ang. powertrain), litera C będzie wskazywać na podwozie (ang. chassis), B – nadwozie (ang. body), U – system komunikacyjny (ang. network). Pierwsza cyfra informuje czy kod błędu jest kodem standardowym czy też specyficznym dla danego producenta; druga z reguły określa podsystem, którego błąd bezpośrednio dotyczy; w dwóch pozostałych umieszcza się bliższe informacje o występującej usterce. Jeśli kod ma na przykład postać B1008, oznacza to, że błąd wystąpił w układzie nadwozia i jest kodem specyficznym dla danego producenta.

Diagnozowanie

Kody błędów mogą być odczytane i skasowane za pomocą testera diagnostycznego. Jeżeli usterka zostanie usunięta, to odpowiadający jej kod błędu może zostać automatycznie skasowany z pamięci sterownika, jeżeli przez określony czas i w określonych warunkach eksploatacyjnych usterka ponownie nie wystąpi.

Zasadę diagnostyki samochodowej można łatwo przedstawić na przykładzie świateł kierunku jazdy, czyli tzw. kierunkowskazów. Światła te są z reguły sterowane przez centralną jednostkę sterującą, która określa warunki, w jakich kierunkowskazy mają zostać włączone (położenie dźwigni kierunkowskazów, położenie kluczyka w stacyjce) oraz charakter ich pracy (częstotliwość załączeń, wypełnienie). Przepalenie żarówki kierunkowskazu lub użycie żarówki o niewłaściwej mocy jest automatycznie wykrywane przez centralny moduł sterujący, który w czasie swojej pracy nieustannie przeprowadza testy diagnostyczne.

Rys.: Z lewej: zestaw urządzeń diagnostycznych na bazie komputerów typu Tablet PC, z prawej: tester PDA sterowany z kieszonkowego komputera PC

Informacja o zaistniałej nieprawidłowości jest przekazywana poprzez sieć CAN do zestawu wskaźników deski rozdzielczej, gdzie może być sygnalizowana kierowcy za pomocą odpowiedniej kontrolki lub odpowiedniego tekstu na wyświetlaczu. Dodatkowo, centralny moduł sterujący podwaja częstotliwość pracy kierunkowskazów. Informacja o przepalonej lub niewłaściwej żarówce jest również zapisywana w pamięci sterownika.

Wymiana żarówki nie powoduje automatycznie wykasowania kodu błędu z pamięci, zmienia się tylko status błędu na „historyczny”. Dzięki temu w warsztacie samochodowym jest możliwe stwierdzenie, że nastąpiła w przeszłości usterka w działaniu świateł kierunkowych, mimo że została ona później naprawiona.

Tweet

Dr inż. Paweł Skruch
Manedżer Zespołu Inżynierów Centrum Techniczne Delphi Kraków