Интеллектуальные системы автомобиля

Автор: Виктор Самусевич


Когда-то для реализации всех необходимых функций по управлению автомобильными системами достаточно было чисто механических устройств, и электрооборудование транспортных средств состояло всего лишь из АКБ, стартера, генератора, системы зажигания с механическим распределением и центробежным регулятором и простейших цепей управления ими. Но введение в 80-х гг. экологических стандартов на токсичность отработавших газов ДВС вынудило автопроизводителей заняться совершенствованием процессов сгорания топлива в двигателях и управления ими.

Возможности механических систем в автомобилестроении были исчерпаны, и следующим естественным шагом стало внедрение электроники. Первыми электронно-управляемыми компонентами стали системы зажигания бензиновых двигателей. За ними последовали системы топливоподачи, которые начали оснащаться электронными системами коррекции состава смеси сначала на карбюраторах и механических системах впрыска, а затем появились и полностью электронные системы распределенного впрыска.

Параллельно развивались системы, обеспечивающие активную и пассивную безопасность транспортных средств, и пионерами здесь были европейские концерны-производители: АБС и подушки безопасности впервые появились на автомобилях S-класса Mercedes-Benz в 1978 г. и 1982 г., а с 1984 г. ими оснащались уже все легковые автомобили, производимые этим концерном. Внедрению электроники подверглись в эти же годы климатические системы и оборудование для повышения комфорта. Естественно, что они изначально стали проектироваться с использованием электронного управления. Таким образом, к началу 1990-х гг. автомобили стали носителями уже нескольких электронных систем, и автосервисным предприятиям потребовались технологии для их диагностики и ремонта. Единственным решением, удовлетворяющим эти потребности, стало внедрение в программное обеспечение электронных блоков управления функций САМОДИАГНОСТИКИ. Но возникла новая проблема: как сообщить механику ее результаты. И здесь каждый концерн пошел своим путем, но основных решений оказалось два. Первое – использование так называемых мигающих кодов, и им воспользовались в основном азиатские производители, руководствуясь соображениями простоты реализации и низкой себестоимости; второе – внедрение информационного канала для обмена различной информацией между ЭБУ автомобиля и внешним сервисным прибором, который стали называть СКАНЕРОМ. Этот путь затратнее, но он обладает неоспоримым преимуществом: информационный обмен двухсторонний, т. е. информация может быть не только получена, но и передана, а также представлена в удобном для понимания механиком виде. В конечном итоге все концерны-производители пришли к необходимости внедрения этого метода диагностики ЭБУ, но у некоторых из них этот процесс затянулся (концерн YAMAHA до сих пор не имеет возможности подключения сканера к своим мотоциклам).

Задание на разработку единого стандарта OBD II было выдано в 1988 г., первые автомобили, отвечавшие его требованиям, появились в 1994 г., а с 1996 г. он окончательно вступил в силу и стал обязательным для всех легковых и легких коммерческих автомобилей, продаваемых на американском рынке. Немного позже европейские законодатели приняли его за основу при разработке требований EURO 3, в числе которых есть и требования к системе бортовой диагностики – EOBD. В ЕС принятые нормы действуют с 2001 г. Внедрение стандарта OBDII в США с 1996 г. и EOBD c 2001 г. в Европе стандартизировало способы диагностики электронных систем управления, отвечающих за экологический уровень двигателя и трансмиссии. Эти стандарты ввели обязательность оснащения электронных блоков управления автомобилями (ЭБУ, ECU) системой за контролем параметров работы двигателя, имеющих прямое или косвенное отношение к составу выхлопа. Стандарты также предусмотрели протоколы считывания информации об отклонениях в экологических параметрах работы двигателя и другой диагностической информации из ЭБУ. OBD-II как раз и является системой накопления и считывания такой информации. Изначальная «экологическая направленность» OBD-II, с одной стороны, ограничила возможности по его использованию в диагностике всего спектра неисправностей, с другой – предопределила его крайне широкое распространение как в США, так и на других автомобильных рынках. В США применение системы OBD-II (и установка соответствующей колодки диагностики) обязательны с 1996 г. (требование распространяется как на автомобили, производимые в США, так и на автомобили неамериканских марок, продаваемые в США). На автомобилях Европы и Азии протоколы OBD-II применяются также с 1996 г. (на небольшом количестве марок/моделей), но особенно – с 2001 г. для автомобилей с бензиновыми двигателями (с принятием соответствующего европейского стандарта – EOBD) и с 2004 г. для автомобилей с дизельными двигателями. Тем не менее стандарт OBD-II частично или полностью поддерживают и некоторые автомобили, выпущенные ранее 1996 (2001) гг. (pre-OBD автомобили). Что может OBD II дать предприятию автосервиса? Насколько необходим данный стандарт в реальной практике, каковы его плюсы и минусы? Каким требованиям должны удовлетворять диагностические приборы?

Прежде всего, надо четко осознавать, что главное отличие данной системы самодиагностики от всех других – это жесткая ориентация на токсичность, являющуюся неотъемлемой составляющей эксплуатации любого автомобиля. В это понятие входят и вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах, и испарения топлива, и утечка хладагента из системы кондиционирования.

Такая ориентация определяет все сильные и слабые стороны стандартов OBD-II и EOBD. Поскольку не все системы автомобиля и не все неисправности имеют прямое влияние на токсичность, это сужает сферу действия стандарта. 

Но, с другой стороны, самым сложным и самым важным устройством автомобиля был и остается силовой привод (т. е. двигатель и трансмиссия). И уже только этого вполне достаточно, чтобы констатировать важность данного применения. К тому же система управления силовым приводом все больше интегрируется с другими системами автомобиля, а вместе с этим расширяется сфера применения OBD-II. И все же пока в подавляющем большинстве случаев можно говорить о том, что реальное воплощение и использование стандартов OBD‑II/EOBD лежит в нише диагностики двигателя (реже коробки передач).

Вторым важным отличием этого стандарта является унификация. Пусть неполная, с массой оговорок, но все же очень полезная и важная. Именно в этом заключается главная притягательность OBD-II. Стандартный диагностический разъем, унифицированные протоколы обмена, единая система обозначения кодов неисправностей, единая идеология самодиагностики и многое другое. Производителям диагностического оборудования такая унификация позволяет создавать недорогие универсальные приборы, специалистам – резко сократить затраты на приобретение оборудования и информации, отработать типовые процедуры диагностирования, универсальные в полном смысле этого слова.

Несколько замечаний по поводу унификации. У многих сложилась устойчивая ассоциация: OBD-II – это разъем 16-pin (его так и называют – «о-би-дишный»). Если автомобиль из Америки, вопросов нет. А вот с Европой чуть сложнее. Ряд европейских производителей (Ford, VAG, Opel) применяют такой разъем начиная с 1995 г. (когда в Европе еще не было протокола EOBD). Диагностика этих автомобилей осуществляется исключительно по заводским протоколам обмена. Почти так же обстоит дело с некоторыми «японцами» и «корейцами» (самый яркий пример – Mitsubishi). Но были и такие «европейцы», которые вполне реально поддерживали протокол OBD-II уже начиная с 1996 г., например, многие модели Volvo , SAAB , Jaguar , Porsche. А вот об унификации протокола связи, или, попросту говоря, языка, на котором «разговаривают» блок управления и сканер, можно говорить только на прикладном уровне. Коммуникационный стандарт единым делать не стали. Разрешено использовать любой из четырех распространенных протоколов: SAE J1850 PWM, SAE J 1850 VPW , ISO 9141-2, ISO 14230-4. В последнее время к этим протоколам добавился еще один – ISO 15765-4, обеспечивающий обмен данными с использованием CAN-шины (этот протокол будет доминирующим на новых автомобилях).

Сканер должен иметь стандартный 16-контактный разъем (коннектор) в форме трапеции, описанный в стандарте SAE J1962. Выполнение этого требования необходимо для того, чтобы сканер можно было подключить к диагностическому разъему автомобиля.

По наличию присутствующих на нем выводов можно ориентировочно судить об используемом протоколе при помощи следующей таблицы:

Таким образом:

■ Протокол ISO-9141-2 идентифицируется наличием контакта 7 в диагностическом разъеме (K-line) и отсутствием 2 и/или 10 контактов в диагностическом разъеме. Используемые выводы: 4, 5, 7, 15 (может не быть), 16.
■ SAE J1850 VPW (Variable Pulse Width Modulation). Используемые выводы: 2, 4, 5, 16 (без 10).
■ SAE J1850 PWM (Pulse Width Modulation). Используемые выводы: 2, 4, 5, 10, 16.
Протоколы PWM, VPW идентифицируются отсутствием контакта 7 (K-Line) диагностического разъема.
Подавляющее большинство автомобилей используют протоколы ISO. Некоторые исключения:
■ большая часть легковых автомобилей и легких грузовиков концерна GM используют протокол SAE J1850 VPW;
■ большая часть автомобилей Ford использует протокол J1850 PWM.

В Интернете встречаются «таблицы применимости», где указываются перечни марок и моделей автомобилей и поддерживаемые ими протоколы OBD-II. Однако надо учитывать, что одна и та же модель с одним и тем же двигателем, одного года выпуска может быть выпущена для разных рынков с поддержкой разных протоколов диагностики (точно так же протоколы могут различаться и по моделям двигателей, годам выпуска). Таким образом, отсутствие автомобиля в списках не означает, что он не поддерживает OBD-II/EOBD, так же как и присутствие не означает, что поддерживает и, тем более, полностью поддерживает (возможны неточности в списке, различные модификации автомобиля и пр.). Еще сложнее судить о поддержке конкретной разновидности стандарта OBD-II/EOBD.

Общим условием соответствия OBD-II/EOBD диагностике является наличие 16-контактного диагностического разъема (DLC – Diagnostic Link Connector) трапециевидной формы (на подавляющем большинстве OBD-II/EOBD автомобилей он находится под приборной панелью со стороны водителя; разъем можно открыть и закрыть легко снимаемой крышкой с надписью «OBD-II», «Diagnose» и т. п.). Тем не менее это условие необходимое, но недостаточное! Зачастую разъем OBD-II/EOBD устанавливается на автомобили, вообще не поддерживающие ни один из OBD-II/EOBD-протоколов. В таких случаях необходимо пользоваться сканером, рассчитанным на работу с протоколами производителя конкретной марки автомобиля (например, Opel Vectra B Европейского рынка 1996/97 гг.). Для оценки применимости того или иного сканера для диагностики конкретного автомобиля необходимо определить, какой именно из протоколов OBD-II/EOBD используется на этом автомобиле (если они вообще поддерживаются).

Собственно, диагносту совершенно необязательно знать, в чем заключается отличие между этими протоколами. Гораздо важнее то, чтобы имеющийся в наличии сканер мог автоматически определять используемый протокол и корректно «разговаривать» с блоком на языке этого протокола. Поэтому вполне естественно, что унификация затронула и требования к диагностическим приборам. Базовые требования к сканеру OBD-II изложены в стандарте J1978. Сканер, соответствующий этим требованиям, принято называть GST (Generic Scan Tool). Такой сканер необязательно должен быть специальным. Функции GST может выполнять любой универсальный (т. е. мультимарочный) и даже дилерский прибор, если он обладает соответствующим программным обеспечением.

Очень важным достижением нового стандарта является разработка единой идеологии самодиагностики. На блок управления возлагается целый ряд специальных функций, обеспечивающих тщательный контроль функционирования всех систем силового агрегата. Количество и качество диагностических функций по сравнению с блоками предыдущего поколения выросло кардинально. Рамки данной статьи не позволяют подробно рассмотреть все аспекты функционирования блока управления. Нас больше интересует, как использовать его диагностические возможности в повседневной работе. Это и отражает документ J1979, определяющий диагностические режимы, которые должны поддерживаться как блоком управления двигателем/АКП, так и диагностическим оборудованием.

(Продолжение следует) 


Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.








ВОЛИН





Подписка на новости

Ваш e-mail