Компьютерная диагностика электроники автомобиля — что это и для чего нужна

Автомобили

Значимость компьютерной диагностики

Для нормального функционирования узлов и агрегатов транспортных средств периодически должна проводиться компьютерная диагностика автомобилей. Это связано с увеличением доли электронных компонентов – чипов, датчиков, микросхем – в конструкции машины. Проверить их работоспособность, выявить ошибки в их программном обеспечении возможно только с применением компьютерной техники.

В современном автомобиле практически все системы оснащаются электронными чипами управления и датчиками контроля. Более того, некоторые системы, например, АБС, двигатель, трансмиссия,

больше не могут функционировать без микропроцессоров.

С одной стороны, это усложняет техническое обслуживание, а с другой – снижает риск возникновения непредвиденной поломки и аварии. Компьютерная диагностика систем автомобиля никогда не сможет полностью заменить визуальный осмотр – они должны дополнять друг друга.

OBD 2 диагностика автомобиля

On-board diagnostics (OBD) — “бортовая диагностика” с 1980-х годов, а OBD 2 с 1996 года в блок управления двигателем (ECM) стала внедряться программа для контроля компонентов системы управления двигателем, прямо или косвенно влияющих на токсичность выхлопных газов.

Все легковые автомобили, продаваемые на европейском рынке с 2001 года с бензиновым двигателем и 2004 года дизельным двигателем, оснащены бортовой диагностикой EOBD. Система контроля двигателя EOBD во время поездки постоянно контролирует допустимые параметры работы двигателя. Основными системами контроля являются:

  1. Контроль датчиков и исполнительных механизмов влияющих на токсичность выхлопных газов,
  2. Контроль системы рециркуляции выхлопных газов (EGR),
  3. Контроль эффективности каталитического нейтрализатора и контура лямбда-регулирования (для автомобилей с бензиновым двигателем),
  4. Контроль управления турбонаддувом для автомобилей с турбокомпрессором,
  5. Контроль топливной системы,
  6. Контроль пропусков воспламенения (для автомобилей с бензиновым двигателем).

При отклонении от допустимых параметров работы во время двух поездок для автомобилей с бензиновым двигателем и трех для автомобилей с дизельным двигателем на приборном щитке включается индикатор модуля управления (MIL), в народе получивший название “чек”, из-за английского перевода «Check engine» — проверьте двигатель.

В память модуля управления двигателем записывается код (коды) неисправности и протокол данных стоп-кадра параметров работы системы во время возникновения неисправности, который может содержать:

  • Пробег автомобиля с момента возникновения неисправности,
  • Скорость автомобиля,
  • Температуру охлаждающей жидкости,
  • Обороты двигателя,
  • Нагрузка двигателя и т. д.

Данные считываются с помощью диагностического прибора подключенного к obd 2 разъему, который с 2002 года должен быть стандартным для всех автомобилей.

Виды диагностических устройств

Компьютерная диагностика – это процесс считывания и последующей расшифровки кодов ошибок с электронных средств контроля и управления автомобилей. С этой целью к системам подключаются специализированные компьютерные стенды – сканеры ОЕМ, портативные ридеры, многофункциональные устройства.

Каждый производитель выпускает свои собственные

которые совместимы с электронными компонентами конкретной модели и лучше всего подходят для испытаний. Компьютерная диагностика неисправностей автомобиля позволяет в режиме реального времени считывать и засекать малейшие неисправности в работе систем. Вся информация отображается на дисплее сканера либо на мониторе компьютера ПК или ноутбука.

Все компьютерные системы диагностики автомобилей имеют две классификации – согласно исполнению и функциональным возможностям. В первой группе выделяют автономные сканеры и адаптеры. Первые размером похожи на рацию, имеют в своей конструкции дисплей и позволяют напрямую подсоединиться к машине для считывания информации.

Адаптеры работают лишь вкупе с компьютером, который связывают с ЭБУ или датчиками автомобиля кабелем. Согласно функциональному признаку оборудование может быть:

  • дилерское – сканеры от автопроизводителя, отличаются полной совместимостью с машиной, возможностью перепрограммирования ЭБУ;
  • марочное – средства диагностики, выпущенные сторонней компанией для определенной марки или модели;
  • мультимарочное – устройства, совместимые со всеми автомобилями либо с ТС из какого-либо региона (южно-азиатского, американского).

Компьютерная диагностика электроники автомобиля - что это и для чего нужна

Очевидно, что отдавать предпочтение лучше дилерской технике, но ее стоимость может достигать нескольких тысяч долларов. Другие сканеры обладают меньшим функционалом, но его достаточно для выявления неисправностей.

В зависимости от назначения и конструкции установленные на автомобиле датчики и исполнительные устройства по разному проверяются на предмет неисправности, при проверке осуществляется сравнение фактического состояния с заданным состоянием.

Это может быть выполнено путем сравнения с известной физической величиной посредством измерительного прибора или путем сравнения заданных характеристик сигнала с фактическими значениями, полученными при помощи осциллографа.

Наблюдение за результатами проверки и их оценка имеют решающее значение для дальнейшей диагностики. Так, например, неисправные/окисленные штекерные соединения или провода могут исказить результат проверки и, тем самым, привести к ненужной замене датчиков, переключателей и исполнительных устройств.

Датский физик Кристиан Эрстед (1777 – 1851) обнаружил в 1819 году, что стрелка компаса отклоняется вблизи проводника, по которому проходит ток. Он установил, что возникающее в результате прохождения электрического тока магнитное поле расширяется в пространстве и порождает силу, которую можно преобразовать в движение, и наоборот.

Электромагнетизм

Если проводник электрического тока (например, медь) намотать на катушку, то сила магнитного поля зависит от числа витков обмотки и силы тока возбудителя. Если в силовом поле находится железо, оно притягивается. Находящийся в катушке железный сердечник сводит силовые линии и усиливает магнитное действие.

Электромагнитные поля находят в настоящее время разнообразное применение, например, в генераторах, трансформаторах, реле, электродвигателях и электромагнитах. Примеры применения:

  • Катушки в топливных форсунках или в замке багажного отделения
  • Реле для управления рабочими циклами
  • Электромагнитный клапан для ABS (антиблокировочной системы тормозов) или автоматической коробки передач
  • Электромагнитная муфта для компрессора системы кондиционирования.

Реле используются для включения больших токов, так как при помощи небольшого управляющего тока может быть включен большой рабочий ток. Примеры применения:

  • Реле стартера
  • Реле вентилятора обдува
  • Реле обогрева заднего стекла.

Электродвигатель

Компьютерная диагностика электроники автомобиля - что это и для чего нужна

Электродвигатель с помощью магнитных полей преобразует электрическую энергию в механическую работу. В электродвигателе сила, с которой магнитное поле воздействует на проводник катушки, по которому проходит ток, превращается в движение.

Электродвигатель состоит из ротора (подвижная часть) и статора (неподвижная часть). Диапазон мощности составляет от нескольких милливатт до десятков мегаватт. Электродвигатели могут работать с разной частотой вращения. В современных автомобилях применяются следующие электродвигатели:

  • Электродвигатель постоянного тока
  • Бесщеточный электродвигатель постоянного тока
  • Шаговый электродвигатель.

В электродвигателе постоянного тока статор состоит из магнита, а ротор (якорь) из железного сердечника, на который намотана одна или несколько медных катушек. Концы катушек соединены с коллектором. Для передачи тока используются так называемые щетки (в основном из графита), которые через коллектор передают ток к медной катушке(ам).

Шаговые электродвигатели используются для точного механического позиционирования под нужным углом. В отличие от электродвигателя постоянного тока в шаговом электродвигателе катушки находятся в статоре, а ротор имеет магнитные полюса (постоянные магниты).

При прохождении тока через катушки в статоре создается магнитное поле. За счет этого ротор отклоняется в магнитном поле и, тем самым, приводится во вращение. При изменении направления тока в катушках статора на противоположное в определенной последовательности генерируется вращающееся магнитное поле, за которым следует ротор

Активацией катушек статора управляет блок управления (например, PCM (модуль управления силовым агрегатом) в случае клапана EGR (рециркуляция отработавших газов)). Примеры применения:

  • Клапана EGR
  • Исполнительное устройство заслонки впускного трубопровода
  • Привод аналоговых указателей щитка приборов

Косвенный пьезоэлектрический эффект используется в основном в исполнительных устройствах. При работе данного эффекта электрическое напряжение преобразуется пьезокерамическим материалом в механическую деформацию.

В принципе косвенный пьезоэлектрический эффект работает так же, как и прямой, только наоборот: в нем электрическое напряжение деформирует материал. Расположение пьезокерамического материала определяет направление механической деформации. В зависимости от полярности электрического напряжения пьезокерамический материал сжимается или расширяется. Пример применения:

  • Форсунка
  • Звуковой сигнал (зуммер).

Пиротехника

Пиротехника в легковых автомобилях применяется в исполнительных устройствах системы подушек и ремней безопасности. Примером такого узла является надувная подушка безопасности. На протяжении всего срока службы автомобиля она должна надежно срабатывать без какого-то ни было техобслуживания.

Еще по теме  Автономные пусковые устройства автомобиля - что такое бустер и зачем нужен

Высвобождаемое усилие должно быть очень большим, но при этом точно дозированным для того, чтобы принять тело водителя, не отбросив его назад. Система подушек и ремней безопасности должна работать автономно, поскольку в попавшей в аварию машине не может быть надежных источников питания. Примеры применения:

  • Замки и натяжители ремней безопасности
  • Система фронтальных подушек безопасности водителя и пассажира
  • Боковая подушка, подушка защиты коленей и подушка для защиты головы
  • Система защиты при опрокидывании.

В целом в новых системах подушек и ремней безопасности все исполнительные устройства имеют воспламенитель. В исполнительных устройствах с электрическим приводом воспламенитель состоит из нити накаливания и пиропатрона. В нем содержится небольшое количество черного пороха.

При срабатывании системы через нить накаливания пропускается запальный ток. Выделяющегося при этом тепла достаточно для воспламенения черного пороха. В зависимости от типа исполнительного устройства, это вызывает воспламенение пиротехнического заряда газогенератора или открывание предохранительной мембраны газового баллона (у гибридной подушки).

Коды ошибок OBD 2

Стандартные диагностические коды неисправностей пятизначные, начинаются с латинского символа, который присвоен системе автомобиля сгенерировавшей код и могут считываться универсальным (мультибрендовым) диагностическим прибором.

Программа диагностики OBD 2 была разработана для контроля параметров силового агрегата, но с появлением и увеличением количества электронных систем в автомобиле, возможности программы OBD 2 были расширены — появилась возможность контролировать другие системы автомобиля.

Каждой системе автомобиля присвоен первый символ в коде ошибке:

  • P — силовой агрегат,
  • B — кузов,
  • C — шасси,
  • U — сеть связи.

Второй символ (число) показывает стандартный это код или код добавлен производителем:

  • х0ххх — стандартный код,
  • х1ххх — код производителя.

компьютерная диагностика автомобилей это

Третий символ (число) в коде ошибки силового агрегата указывает на систему двигателя в которой возникла неисправность:

  • Px1xx — дозирование топлива и подача воздуха,
  • Pх2хх — дозирование топлива и подача воздуха,
  • Px3xx — система зажигания, пропуски воспламенения,
  • Pх4хх — оборудование понижения токсичности выхлопа,
  • Pх5хх — скорость автомобиля, система холостого хода и других соответствующих датчиков,
  • Pх6хх — для модуля управления двигателем, маршрутного компьютера и соответствующих сигналов,
  • Px7хх — автоматическая коробка передач,
  • Px8хх — автоматическая коробка передач,
  • Px9xx — резерв,
  • Px0xx — резерв.

Этапы диагностики

Продолжительность исследования электронных компонентов автомобиля обычно не превышает 30 минут. В случаях, когда тестируется определенный узел (АБС, двигатель), первые результаты получают уже спустя 10 минут. В любом случае диагностика проводится в три этапа:

  1. Общая компьютерная диагностика автомобилей. Это считывание кодов ошибок в «режиме ожидания», когда ни одна из систем не функционирует. Она необходима для выявления неисправного агрегата.
  2. Динамическая проверка. Автомобиль устанавливается на специальный стенд, запускаются его основные системы, информация считывается с функционирующих датчиков.
  3. Удаление данных. Накопленная бортовым компьютером база данных удаляется, инициализируются (активируются) контроллеры для сбора информации.

Полученные в ходе диагностики коды ошибок расшифровываются с помощью специальных приложений. На основании этих данных выносится вердикт о неисправности той или иной системы.

Функции бортовой диагностики EOBD

При появлении неисправности в системе управления двигателя, влияющей на повышение предельных значений содержания вредных веществ в выхлопных газах, система бортовой диагностики решает когда и как должно быть предупреждение о возникновении ошибки.

В формате стоп-кадра показывает параметры работы и рабочие условия при возникновении ошибки, обеспечивает отображение параметров работы в стандартных величинах: обороты, температура, время и др.

Содержит стандартные коды (DTC), названия и аббревиатуры для всех производителей. Использует стандартный протокол связи и 16-штыревой разъем (DLC) канала связи для подключения диагностического оборудования.

В EOBD используются следующие термины:

  • Цикл прогрева — увеличение температуры охлаждающей жидкости от 22°C до и более 71°C.
  • Цикл движения — включение зажигания, запуск и остановка двигателя.
  • Поездка — запуск двигателя и окончание процедуры самопроверки мониторами EOBD. Поездка может состоять из нескольких циклов движения. Для автомобилей с дизельным двигателем данные собранные на протяжении одного цикла движения в следующем цикле движения не используются.

После устранения неисправности необходимо очистить память блока управления двигателем (PCM) от сохраненных кодов DTC. Во многих автомобилях после очищения от кодов DTC в память PCM заносится код P1000 который указывает на готовность проведения мониторинга систем.

После совершения поездки с различными условиями движения, определенным временем и удачного завершения мониторинга всех систем, код P1000 исчезает.

В зависимости от кода DTC сохраненного в памяти PCM, отображаются условия при которых возникла первая ошибка:

  • Температура двигателя.
  • Обороты двигателя.
  • Скорость автомобиля.
  • Нагрузка двигателя.
  • Корректировочное значение состава смеси (для бензиновых двигателей).
  • Корректировочное значение компенсации износа (для дизельных двигателей).
  • Состояние управления кислородным датчиком (для бензиновых двигателей).
  • Расстояние пройденное с момента появления ошибки.

Мониторы

Для непрерывной проверки корректной работы датчиков и исполнительных устройств, отвечающих за состав выхлопных газов, в модуль PCM интегрированы функции мониторинга.

Постоянно проводится мониторинг всех элементов, пропусков воспламенения и соотношения воздух/топливо. Каждый монитор контролирует параметры при определенной нагрузке, оборотах и температуре двигателя.

Остальные мониторы вовлекаются в работу только при определенных рабочих условиях. Это означает, что в цикле движения проверка выполняется, когда присутствуют соответствующие условия движения, а информация о неисправностях фиксируется и сравнивается с критериями допустимости.

Когда CCM обнаруживает элемент, работающий вне допустимого диапазона, он генерирует код (DTC), который записывается в EEPROM, если DTC фиксируется при следующей поездке, включается лампа MIL. CCM контролирует элементы, подсистемы и сигналы которые влияют на токсичность выхлопных газов:

  • CMP — датчик положения распредвала.
  • A/C — муфта включения компрессора кондиционера.
  • IAC — воздушный клапан холостого хода.
  • MAF — датчик массового расхода воздуха.
  • MAP — датчик абсолютного давления во впускном коллекторе.
  • BARO — датчик барометрического давления.
  • IAT — датчик температуры впускного воздуха.
  • ECT — датчик температуры охлаждающей жидкости.
  • CHT — датчик температуры головки цилиндров.
  • HO2S — датчик концентрации кислорода и кислородный датчик мониторинга катализатора.
  • KS — датчик детонации.
  • TP -датчик положения дроссельной заслонки.
  • VSS — датчик скорости автомобиля.
  • EGR — клапан рециркуляции отработавших газов.
  • Топливные форсунки.
  • Турбокомпрессор.

Функция мониторинга пропусков воспламенения работает независимо от других систем. Во время работы двигателя, при воспламенении смеси каждый цилиндр создает ускорение коленчатому валу, при возникновении пропусков воспламенения ускорение уменьшается, что влияет на частоту импульсов, считываемых датчиком коленвала (CKP) и по характеристическому ускорению коленвала, выявляется цилиндр в котором обнаружены пропуски воспламенения.

Пропуски воспламенения классифицируются:

Тип A: вызывающие повышение внутренней температуры каталитического нейтрализатора и выход его из строя. Если за заданное количество оборотов двигателя возникает определенное количество пропусков загорится MIL.

Тип B: увеличивающие токсичность выхлопных газов до максимально допустимого уровня, если при второй поездке, на протяжении заданного количества оборотов двигателя обнаруживаются пропуски воспламенения, загорается MIL, если в течении следующих трех поездок пропуск воспламенения не возникает, MIL выключится.

Датчик HO2S1 установленный перед катализатором, измеряет содержание кислорода в отработавших газах и по его сигналу модуль PCM корректирует время открытия топливных форсунок, чтобы поддерживать необходимое значение AFR — кратковременную коррекцию топливоподачи (STFT).

Если такое же изменение регистрируется заданное количество раз, используется постоянный коэффициент коррекции, который называется «долговременной коррекцией топливоподачи» (LTFT), информация о которой сохраняется в EEPROM

компьютерные системы диагностики автомобилей

Когда корректировочные коэффициенты превышают заданные значения, в память EEPROM будет заноситься DTC. Если проблема регистрируется в STFT или LTFT, и она сохраняется на протяжении второй поездки, будет включаться индикатор MIL.

Функция мониторинга контролирует работу переднего (перед каталитическим нейтрализатором) и заднего (после каталитического нейтрализатора) датчиков HO2S. Она определяет отклонения в соотношении «воздух/топливо» (AFR) и неисправности датчиков.

Когда время его реагирования увеличивается выше нормы, работа HO2S будет вызывать увеличение токсичности выхлопных газов. Для проверки датчика измеряется период и подсчитывается число переходов с обедненной смеси на обогащенную, далее рассчитывается сумма действительных периодов.

Чтобы избежать выполнения нехарактерных измерений, период действителен только в том случае, если сигнал HO2S был ниже нижнего порогового значения и выше верхнего порогового значения между двумя последующими переходами с обедненной смеси на обогащенную.

Еще по теме  Как собрать крутую машину своими руками или Что такое Kit Car?

Неисправность признается, когда сумма зарегистрированных периодов превышает сумму соответствующих предельных значений заложенных в программе PCM и загорается индикатор MIL.

Эффективность каталитического нейтрализатора определяется его способностью запасать и затем отдавать кислород, чтобы обеспечивать нейтрализацию вредных газов. Эффективность катализатора уменьшается из-за загрязнения и при высоком расходе газов.

Эта функция мониторинга проверяет способность каталитического нейтрализатора к сохранению кислорода (OSC). В течение контролируемого периода, сигнал датчика мониторинга катализатора анализируется, чтобы оценить OSC нейтрализатора. Он представляет количество кислорода, которое фактически используется для окислительной реакции в каталитическом нейтрализаторе.

Если при выполнении проверки катализатора, возникла неисправность в датчике мониторинга каталитического нейтрализатора, выполняется диагностика датчика. В течение контролируемого периода времени, сигнал датчика мониторинга каталитического нейтрализатора измеряется и сравнивается с OSC катализатора.

Если этот сигнал высокий (низкое значение OSC), включится MIL. Если на протяжении контролируемой фазы, повторяемой несколько раз, выходной сигнал заднего датчика не изменяется, режим с обратной связью задерживается, чтобы проверить этот датчик.

Если датчик мониторинга катализатора переключается на обогащение, время впрыска уменьшается для обеднения смеси, и наоборот, если задний датчик переключается на обеднение, время впрыска увеличивается для обогащения до тех пор, пока датчик не переключится или не истечет время задержки. Если время задержки истекает и датчик не переключается, датчик признается неисправным.

В автомобилях с дизельным двигателем мониторинг шума при сгорании используется для корректировки длительности импульсов впрыска топлива.

Каждая топливная форсунка имеет корректировочные данные, которые определяются при проверке во время изготовления. Функция мониторинга шума при сгорании используется для определения того, как изменяются характеристики на протяжении всего срока службы форсунок, начиная с их первой калибровки.

омпьютерная диагностика неисправностей автомобиля

Функциональные возможности системы EGR проверяются путем сравнения или выходного сигнала датчика MAP или выходного сигнала потенциометра высоты подъема клапана EGR (в зависимости от варианта) с ожидаемыми значениями параметров работы в предельных допустимых значениях.

Когда проводить диагностику?

Не реже одного раза в год должна проводиться компьютерная диагностика автомобилей. Это если ваша машина функционирует без явных неисправностей.

В случае появления нехарактерных звуков, рывков, толчков и других явлений во время движения, стоит немедленно обратиться в центр за диагностикой:

  • двигателя, если он работает нестабильно, теряет мощность, увеличился расход топлива, появились посторонние шумы;
  • автоматической коробки передач — при появлении пробуксовок, рывков, стуков, утечке масла, невозможности включить какую-либо скорость;
  • подвески — при неравномерном износе резины, после появления стуков на маневре;
  • АБС — если автомобиль заносит на поворотах, снизилась устойчивость на дороге;
  • рулевой рейки — при появлении стуков, скрипов, увеличении люфта или обнаружении течи из гидротрансформатора.

После диагностирования систем и выявления настоящих причин неисправностей проводится визуальный осмотр и ремонт автомобиля мастером-специалистом.

Введение в диагностику

Чтобы успешно проводить диагностику неисправностей, непременно требуется иметь информацию по обслуживанию и средства диагностики и уметь правильно обращаться с ними. Однако основой успешной диагностики являются, прежде всего, специальные технические знания и навыки.

Дополнительные сведения о конкретных процедурах в отдельных сегментах диагностики следует выбирать из информации по обслуживанию. Путем соблюдения процедуры диагностики можно посредством систематических проверок исключить из вероятных причин неисправности определенные системные области.

Вследствие этого причина неисправности локализуется. Если неисправности устанавливаются во время диагностики, то их следует устранять, прежде чем продолжить диагностику, иначе эти распознанные неисправности могут оказать влияние на дальнейшее проведение диагностики.

Продолжение проверок предполагает, что предшествующие проверки были проведены безошибочно. Данная процедура диагностики всегда должна соблюдаться, так как в ином случае может последовать серия ошибочных диагнозов и многократных измерений.

Практически невозможно знать все системы автомобиля и их функции. По этой причине в распоряжении должно находится множество информации по обслуживанию, которая содержит как функциональное описание руководства по ремонту, так и руководство по диагностике.

Чтобы правильно проводить диагностику неисправностей, необходимо иметь соответствующую информацию по обслуживанию конкретного автомобиля и уметь ею пользоваться. Для всех моделей автомобилей имеются в распоряжении руководства по диагностике и ремонту в печатной и электронной форме, например, на дисках CD/DVD, или даже, в компьютерной сети.

Перед началом диагностики электрического компонента, необходимо проверить предохранители защищающие его цепь. В большинстве случаев распределительная коробка находится вблизи аккумуляторной батареи. Там наряду с главными предохранителями (60 A/80 A) находятся предохранители мощных потребителей (например, внешнего освещения, вентилятора).

В центральной электрической коробке находятся плавкие предохранители остальных электрических контуров. Если имеются неисправности в электрике/электронике автомобиля, важно подвергнуть визуальному контролю все видимые соединения на «массу».

В большинстве случаев коррозия — причина плохих или прерванных соединений на «массу». Воздействие окружающей среды и агрессивные материалы могут вызывать коррозию металлов. Если клемма соединения на «массу» корродирует, то соединение на «массу» плохое или прерванное, таким образом возникает неисправность или даже разрыв соответствующей электрической цепи.

Если повреждение «массы» явное, локализация проста, если же неисправность «массы» возникает периодически, то поиск неисправности затруднителен. Чтобы установить неисправность, следует пошевелить соединение проводов, сверх этого необходимо проверить сопротивление проводов.

Штекерные разъемы и штекерные соединения нужно проверять на внешнее и внутреннее состояние: следует обратить внимание на то, чтобы корпус штекера не был поврежден, в штекере не было влаги, штырьки штекера не были окислены или деформированы, все штырьки правильно зафиксированы (это можно проверить осторожным надавливанием на отдельные штыри).

Причиной неисправности провода или неисправности жгута проводов является большей частью неправильная укладка, следует обратить внимание на то, чтобы они не были слишком туго натянуты при прокладке, не были зажаты или надломлены, изоляция не была стерта. Для проверки кабеля и наконечников проводов на временные прерывания следует покачать штекерные разъемы во время работы проверяемой системы.

Сеть связи

Современные автомобили оснащаются многочисленными электронными системами управления и регулирования. Сложность этих систем обусловливает увеличение объема передаваемых между ними данных. Поток информации возрос настолько, что традиционный, аналоговый способ связи стал непригодным для рациональной организации обмена данными между модулями управления.

Для этих целей была создана шина передачи данных CAN (Controller Area Network — сеть контроллеров), по которой происходит последовательный обмен данными между электронными модулями для их согласованной работы и такую связь шинной системой связи. Ниже будет рассмотрена система связи с параллельным подключением модулей управления.

Наша сегодняшняя цифровая техника опирается на то, что в определенный момент электронная система находиться в одном из двух состояний: “включено” или “выключено”. Если разбить промежуток времени на более короткие интервалы, то в течение этого интервала времени на провод можно подать напряжение, например 5 В.

5 В будет означать «включено» и соответствовать 1, а 0 В – «выключено» и равно 0, это и будут два состояния. Упомянутый выше временной промежуток называют битом (от английского: Binary Digit – двоичный знак). Восемь битов объединены в группу, которая называется байтом.

Если бит имеет значение “1”, то говорят о его доминантном состоянии, если значение “0”, то рецессивном. Эти значения влияют на регулирование по приоритетности в выборе устройств в получении команд.

Таблица пересчета из системы двоичных чисел

Восемь битов (один байт) дают 256 возможных комбинаций (от 0 до 255).
На рисунке приведена таблица пересчета. Она показывает, как с помощью восьми битов можно передать, например, число 89.

Принцип: Каждый бит имеет две возможные комбинации: 0 или 1.Восемь битов дают уже 256 возможных комбинаций. Все зависит лишь от того, какой бит имеет состояние логической «1», а какой – логического «0». Число 89 образуется из суммы битов, имеющих состояние логической «1».

Для обмена данными между модулями необходимо соединение электрическими проводами, где каждый модуль мог передавать и получать информацию по одному и тому же проводу, для этого была разработана последовательная передача данных.

Шины связи могут быть одно- или двухпроводными в зависимости от требований, которые к ним предъявляются. Если требования к скорости передачи данных невысокие, то используют однопроводные шины передачи данных. При высоких скоростях передачи информации, применяют двухпроводные шины.

Еще по теме  Диагностика и ремонт вариатора Nissan X-trail: основные виды неисправностей

компьютерная диагностика автомобиля ремонт

Второй провод используют для дублирования передаваемого сигнала по первому проводу но с обратной полярностью для увеличения надежности связи. Для уменьшения электрических помех, эти два провода свиваются между собой. Пропадание сигнала на одном из проводов, обнаруживается при самодиагностике и в память блока управления заносится код ошибки связи.

Если информация пересылается двумя модулями одновременно, то по комбинации битов определяется важность блока передаваемых данных. Чем важнее информация, тем выше ее приоритет и тем раньше она обрабатывается.

Всего существует четыре различных протокола, каждый из которых имеет свою область применения:

  • протокол передачи данных,
  • протокол запроса данных,
  • протокол оповещения об ошибках,
  • протокол оповещения о перегрузке.

Данные передаются по проводу последовательно, то есть один бит после другого. Данные имеют определенную структуру, чтобы получатель мог их различить.

  • A Протокол передачи данных
  • D Информационный бит 1 … 8
  • E Стоповый бит
  • S Стартовый бит

На рисунке показан простой протокол передачи данных, который применяется, например, для связи ПК с принтером. Такой простой протокол состоит из одного стартового бита, нескольких информационных битов (в примере их восемь), двух стоповых битов.

С помощью восьми информационных битов (одного байта информации) можно передать 256 различных «информаций». В реальности протокол CAN содержит, разумеется, намного больше информации, чем в приведенном примере.

Типы шин связи

компьютерная диагностика систем автомобиля

Для связи между электронными модулями, в зависимости от их назначения, в автомобиле применяют шины связи с различными протоколами обмена и передачи данных:

  • ISO (International Organization for Standardization — международная организация по стандартизации)
  • SCP (Standard Corporate Protocol — стандартный корпоративный протокол)
  • ACP (Audio Control Protocol — протокол управления аудиотехникой)
  • LIN (Local Interconnect Network — локальная сеть)
  • CAN (Controller Area Network — сеть модулей управления)

Электронные модули управления, поддерживающие связь по шинам CAN, SCP и/или ISO, можно проверять через obd 2 разъем с помощью мультимарочного автосканера.

Шина ISO состоит из одного провода связи/коммуникации (провода K). Провод K служит не для связи модулей управления между собой, а исключительно для диагностики отдельного модуля управления. В новых моделях автомобилей, шина ISO все больше вытесняется шиной CAN.

Шина ISO пока сохранилась в большинстве модулей управления и используется для записи и считывания параметров на заводе, в процессе производства. Скорость последовательной передачи данных зависит от модельного года автомобиля, она может составлять от 4,8 до 10,4 кбит/с. При обрыве или коротком замыкании провода К на корпус или плюс, связь между модулем и диагностическим прибором невозможна.

Шина SCP состоит из витой пары проводов. При повреждении одного из двух проводов, связь между модулем управления и диагностическим прибором сохраняется. Вся информация передается последовательно пакетами (блоками данных). Скорость передачи данных составляет примерно 41,6 кбит/с.

Все модули управления, равноправны, поэтому в реализации той или иной функции, могут участвовать сразу несколько модулей управления. Существует возможность функциональной и физической адресации:

  • Функциональная адресация означает, что информация определена для всех модулей управления.
  • Физическая адресация означает, что информация определена для одного определенного модуля управления.

Если есть необходимость одновременно передать несколько сообщений, они обрабатываются по очереди в соответствии со степенью их важности. На каждое посланное сообщение должен прийти, по меньшей мере, один корректный отклик. Если этого не происходит, в память неисправностей записывается код неисправности.

Шина ASP имеет сходство с шиной SCP, но отличается более простым протоколом и используется исключительно в аудио- и телефонных системах автомобиля и не проверяется диагностическим оборудованием.

Шина CAN

Шина CAN представляет, аналогично SCP, витая пара проводов, но она использует другой протокол и работает быстрее, она была разработана фирмой Robert Bosch AG специально для автомобильной промышленности как самое экономичное сетевое решение. По причине различных требований, система связи на базе шины CAN делится на два класса:

  • Класс В — в данной системе скорость передачи данных составляет от 5 кбит/с до 125 кбит/с. Она применяется в комфортной и общей электронике.
  • Класс С — в данной системе скорость передачи данных составляет от 125 кбит/с до 1 Мбит/с. Она применяется в системах привода и шасси.

Этот стандарт представляет собой недорогое решение, которое часто используется в автомобилях для связи между интеллектуальными (т. е. обладающими собственной вычислительной способностью) датчиками и исполнительными устройствами.

Данная шина применяется повсюду, где нет необходимости в высокой пропускной способности и универсальности шины CAN. Шина LIN – однопроводная. Скорость передачи данных в пределах системы связи на базе шины LIN достигает 20 кбит/с.,но в зависимости от области применения, она может быть и ниже.

CAN – это шина с архитектурой Multi-Master, то есть с возможностью подключения сразу нескольких задающих устройств. Это означает, что все ее абоненты (модули управления и проверки) могут как передавать, так и запрашивать данные.

В системе связи на базе шины CAN, отсутствует адресация отдельных абонентов, вместо этого, здесь пересылаемым пакетам данных присваивается Identifier (идентификатор). Любой из абонентов может послать свои данные по шине, т.е. сделать их доступными для всех остальных.

Каждый из остальных абонентов по идентификатору сам решает, нужны ли ему эти данные, следует ли ему их получать и обрабатывать. Замечательным качеством шины CAN, является высокая надежность передачи. Контроллеры CAN имеющиеся у каждого из абонентов, регистрируют ошибки в передаче данных.

В сети связи ведется статистика и анализ этих ошибок с целью принятия соответствующих мер, вплоть до отключения от системы связи того абонента, который выдает ошибки. Фрейм пакета данных может содержать до восьми байтов. Большие объемы данных пересылаются разбитыми на несколько фреймов.

Максимальная скорость передачи составляет примерно 1 Мбит/с, то есть до 1 миллиона импульсов в секунду, но только при условии, что длина провода не превышает 40 метров, так как сопротивление проводов гасит скорость передачи. При передаче на более длинные расстояния скорость уменьшается:

  • расстояние до 500 метров: до 125 кбит/с
  • расстояние до 1000 метров: до 50 кбит/с

В автомобилях находят применение три различные системы связи, выполненных из витых проводов:

  1. Класс С: Высокоскоростная шина CAN (High-Speed = HS-CAN). Скорость передачи 500 кбит/с.
  2. Класс В: Среднескоростная шина CAN (Mid Speed = MS-CAN). Скорость передачи 125 кбит/с.
  3. Шина B-CAN. Скорость передачи 50 кбит/с.

Структуру протокола CAN можно пояснить на примере протокола передачи данных. Протокол передачи данных разбит на семь полей:

  1. стартовое поле (состоит из одного всегда доминантного бита),
  2. поле состояния (11 битов),
  3. контрольное поле (6 битов),
  4. поле данных (до 64 битов = 8 байт),
  5. поле резервного контроля (15 битов),
  6. поле подтверждения (несколько рецессивных битов и один ограничительный бит),
  7. стоповое поле (7 рецессивных битов).

Стартовый бит: сигнализирует всем абонентам CAN о том, что начинается передача данных. Стартовый бит всегда доминантен и призывает всех абонентов CAN к восприятию сообщения.

Поле состояния: за стартовым битом следует поле состояния. Информация, подлежащая пересылке по шине CAN, должна быть сначала помечена. Если передается, например, значение температуры, то оно должно быть снабжено определенной меткой.

Самодиагностика

Многие современные автомобили оснащаются системами самодиагностики. Такое оборудование самостоятельно анализирует системы ТС и оповещает водителя о появлении неисправностей. Если вы заметили, что на приборной панели загорелся или потух ответственный индикатор, то сработала компьютерная диагностика автомобиля. Ремонт необходимо выполнить немедля, в противном случае вы рискуете подорвать работоспособность и других узлов.

Компьютеризация и автоматизация – это неизбежные явления, сопровождающие технический прогресс. Электронная диагностика позволяет существенно снизить затраты на содержание автомобиля. Однако стоит помнить, что подобное мероприятие не может выявить все неисправности. Чтобы добиться максимальной эффективности от процедуры, необходимо проводить ее в тандеме с осмотром транспорта мастером-специалистом.

Оцените статью
Авторейтинг
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.