Организация технического сервиса 3 page

При обнаружении ошибки шина CAN прерывает текущую пе­редачу и посылает сигнал ошибки. Поскольку неисправные кон­троллеры могут значительно ухудшать нагрузочный режим шины CAN, предусмотрены специальные механизмы, позволяющие различать промежуточную и постоянную ошибки. Этот процесс базируется на статистической оценке условий возникновения ошибок и закладывается в программу ЭБУ.

Линия шины

Абонент 1

Абонент 2

Абонент 3

"LTL ~LT~ TJ~l

1_R

Абонент 1

теряет приоритет

"U_r

"U-Г

Абонент 3

теряет приоритет

Рис. 4.8. Предоставление шины путем оценки приоритета идентификато­ра абонента

В зависимости от важности обслуживаемых систем различают­ся требования к шинам CAN. Самые ответственные шины CAN — работающие в режиме реального времени (высокоскоростные CAN). Сюда входят системы управления двигателем, трансмисси­ей, рабочими органами и т.п. В них используются достаточно вы­сокие характерные скорости передачи данных — 125 Кбод и 1 Мбод (1 Кбод - 1 Кбит/с).

Для функционирования системы диагностирования мобильных машин также необходим достаточно интенсивный обмен данны­ми. Диагностические программы опрашивают ключевые ЭБУ со скоростями передачи данных 500 или 250 Кбод, хотя для обмена информацией с «внешним» устройством диагностирования в ос­новном используется гораздо меньшая скорость (до 10 Кбод).

Система мультимедийных устройств, включающая в себя аудио и видеоаппаратуру, навигационное оборудование, мобильную связь и т. д., объединяется в общую сеть со скоростью работы до 125 Кбод. Такое объединение позволяет упростить алгоритм управления ус­тройствами, собрать органы управления ими в одном месте и сни­зить отвлекающий фактор для операторов машин. Системы обес­печения комфорта в кабине машины (климат-контроль, регули­ровка положения сиденья оператора и др.) объединены в мульти­плексную систему с низкоскоростной шиной CAN пропускной способностью 10... 125 Кбод.

Стандарты интерфейса связи. Для обмена данными с «внешним» устройством диагностиования (тестер, сканер и др.) бортовой си­стеме требуется определенный интерфейс связи. Как правило, он устанавливается в соответствии со стандартом ISO 9141 и построен как однопроводный интерфейс с общим передающим и принима­ющим проводом или как двухжильный интерфейс с разделенными «линией передачи» (К-линия) и «линией приема данных» (L-ли­ния). Эти последовательные интерфейсы работают со скоростью передачи от 10 бод до 10 Кбод. В процессе диагностирования тестер

посылает адресный сигнал всем ЭБУ. Один из них распознает этот адрес и посылает назад код распознавания скорости передачи. Из­меряя время между фронтами импульсов, тестер устанавливает скорость передачи сигналов, автоматически настраивается на эту скорость и устанавливает связь с блоками управления.

Кроме вывода информации о неисправностях почти все совре­менные ЭБУ позволяют в режиме реального времени выводить на диагностический разъем информацию о параметрах работы систе­мы управления. В некоторых блоках управления с наиболее разви­той самодиагностикой число выводимых параметров может дос­тигать пятидесяти, на что затрачивается до 50 % ресурсов микро­компьютера.

Большинство производителей машин для диагностирования разработанных электронных систем внедряют внутренние стан­дарты, в связи с чем предприятиям, эксплуатирующим технику, приходится приобретать дилерское оборудование к каждой конк­ретной марке машины.

Первая попытка ввести общий стандарт для диагностических устройств была предпринята в 1988 г. в Калифорнии. Общество автомобильных инженеров (SAE) разработало и рекомендовало к применению на территории Калифорнии стандарт CARB (Ca­lifornia Air Resources Board) с диагностическим протоколом On Board Diagnostic (OBD-I).

Данный стандарт был реализован только в отношении элект­рических элементов двигателя, влияющих на эмиссию отработав­ших газов, для проверки проводников на наличие обрыва или короткого замыкания. Сведения об ошибках передавались через мигающую контрольную лампу на панели приборов или в виде циклически повторяющихся сигналов (блик-кодов) через устрой­ства внешнего диагностирования.

В 1996 г. благодаря инициативе Службы обслуживания и ремон­та транспортных средств и Агентства охраны окружающей среды США был внедрен новый стандарт для диагностических устройств OBD-II, являющийся обязательным для всех транспортных средств, поставляемых на американский рынок. Основной целью введения единого стандарта для диагностических устройств является воз­можность посредством сканеров OBD-II получать данные, необ­ходимые для оценки рабочего (экологически безопасного) состо­яния транспортных средств.

Стандарт OBD-II распространяется только на основные систе­мы транспортных средств — двигатель, автоматическую транс­миссию, антиблокировочную систему тормозов и воздушные по­душки безопасности. Диагностирование систем, не влияющих на безопасность движения и экологию, в основном возможно только дилерскими приборами, согласованными со стандартами заводов-изготовителей.

С 2000 г. разработанный фирмой Bosch стандарт EURO OBD (EOBD) становится обязательным и в Европе. Основным отличи­ем данного стандарта от OBD-II является закрепление протокола CAN. Диагностический разъем EOBD аналогичен американско­му, но для реализации связи по шине CAN дополнительно задей­ствованы зарезервированные контакты.

В настоящее время совместно со EOBD-стандартом в мобиль­ных машинах используются и специализированные протоколы, посредством которых можно получить гораздо большее количе­ство данных о состоянии силового агрегата и других систем, уп­равляемых ЭБУ.

Специально для дилерских приборов разработаны внутренние стандарты заводов-производителей (OEM), которые должны вы­давать максимум информации как о фактическом состоянии си­стем мобильных машин на момент диагностирования, так и о не­исправностях, возникающих в процессе их эксплуатации. Как пра­вило, несколько лет после выпуска новой модели производитель не открывает свободный доступ к информации о кодах ошибок при диагностировании электронных блоков и алгоритмах их ис­правления, предоставляя исключительное право диагностирова­ния этих машин дилерским центрам.

Перспективы развития обмена данными между электронными системами мобильных машин связаны прежде всего с технологи­ями оптико-волоконной связи, широко использующимися пока только в мультимедийной области. Оптические системы позволя­ют передавать большие объемы информации с очень высокими скоростями, что существенно расширяет возможности взаимодей­ствия независимых прежде электронных систем. Реализация таких намерений требует обязательных соглашений между различными производителями о единых интерфейсах и содержании функций.

Фирма Bosch одной из первых предложила концепцию единого стандарта для всех систем управления и регулирования работы ма­шины, реализованную в пакете программ Cartronic. По замыслу про­изводителей, отдельные функции управления выполняются раз­ными ЭБУ, а общее руководство осуществляет центральный ко­ординатор машины.

В настоящее время ддя обмена данными между машиной и внеш­ним устройством диагностирования используются различные стан­дарты (OBD-I, OBD-II, EOBD и OEM), реализующие следую­щие протоколы обмена данными между диагностическим тестером и ЭБУ:

ISO 14230 (KVP Keyword 2000);

ISO 9141, SAE J 1850 PWM (широтно-импульсная модуля­ция) или VPW (переменная широтно-импульсная модуляция);

ISO 15765 (протокол по CAN-шине, применяемый в EOBD) и др.

Протоколы ISO 14230 и ISO 9141 совпадают по их аппаратной реализации, но различаются использованием линий обмена дан­ными (ISO 9141 использует линии К и L, a ISO 14230 — только линию К). Протоколы SAE J 1850 PWM и SAE J 1850 VPW, не­смотря на схожесть названий, аппаратно несовместимы и отлич­ны от ISO 9141. Протокол CAN no ISO 15765-4 является наиболее перспективным, хотя несовместим с более ранними версиями по ISO 15031-1, ISO 11898-2 и др.

Бортовая система диагностирования. Число электронных бло­ков, исполнительных элементов, датчиков в мобильных машинах неуклонно растет, что существенно усложняет контроль их техни­ческого состояния, поиск и устранение неисправностей. В то же время у разработчикоё техники появляется возможность, интегри­ровав в ЭБУ систему, которая бы анализировала проходящие через него управляющие и ответные сигналы, косвенно или напрямую оценивать работоспособность узлов мобильных машин. Это послу­жило предпосылкой появления в составе ЭБУ новой системы, по­лучившей название бортовая система диагностирования.

В большинстве электронных систем современных машин реа­лизована бортовая система диагностирования, включающая в себя активное и пассивное диагностирование. Активное диагностиро­вание предполагает проведение различных тестовых операций, пассивное — проводится путем сбора информации о состоянии блоков управления, датчиков и исполнительных механизмов сис­тем с фиксацией распознанных ошибок.

Работа бортовой системы диагностирования основана на не­прерывной проверке исправности основных электрических цепей, анализе откликов основных устройств на тестовые сигналы, из­мерении сигналов в определенных точках системы и сравнении их с эталонными (рис. 4.9).

Бортовая система диагностирования осуществляет:

идентификацию системы и блоков управления;

контроль входных и выходных сигналов;

контроль передачи данных и внутренних функций блока уп­равления;

считывание, распознавание и хранение информации о стати­стических и спорадических ошибках;

считывание текущих реальных данных;

программирование параметров и моделирование функций системы;

согласование работы между ЭБУ разных систем.

Современные тенденции развития бортовой системы диагнос­тирования характеризуются увеличением числа сигнальных ука­зателей за счет введения новых датчиков и алгоритмов диагности­рования и развитием диагностического контроля через систему предупредительной сигнализации.

Датчики

Электронный блок управления (ECU)

Элементы окончательного контроля и исполнительные

Обеспечение замены

измеряемых параметров,

собственное программное

обеспечение

Хранение в запоминающем

устройстве статистических

и единичных ошибок

с последующим считыванием

этой информации во время диагностирования

Рис. 4.9. Функции бортовой системы диагностирования

Широкое использование системы предупредительной сигна­лизации с достаточно развитыми информационными возможно­стями уже наблюдается в практике сельскохозяйственного маши­ностроения. К примеру, на многих моделях комбайнов механиза­тор имеет возможность постоянно контролировать состояние эле-

Рис. 4.10. Аналоговой монитор трактора John Deere серий 7610, 7710 и 7810 (обозначения индикаторов указаны в табл. 4.4)

Таблица 4.4 Показатели индикаторов рабочего монитора трактора John Deere

Окончание табл. 4.4

* Мигает индикатор «Необходимо ТО». ** Мигает индикатор «Остановите двигатель».

ментов привода и рабочих механизмов жатки, молотильного ап­парата, двигателя, трансмиссии, расход топлива, потери и влаж­ность обмолачиваемого зерна, другие параметры и в соответствии с полученной информацией задавать наиболее рациональные ре­жимы работы того или иного агрегата. Информация о работе наи­более важных систем выводится на сигнальное табло, установлен­ное на панели кабины (цв. вкл., рис. IX) или на рабочий монитор трактора, и информаторы молотьбы и движения комбайна (рис. 4.10), расположенные на пульте управления комбайна.

Мониторы в первую очередь показывают состояние агрегатов по технологическим параметрам, а также параметрам комфортности операторов. Это можно наблюдать по сигналам поворота машины, включения ВОМ, скоростного режима двигателя, его температуры, проценту пробуксовки колес, скорости трактора относительно по­чвы, остатку топлива в баке, давлению масла в трансмиссии, в сма­зочной системе двигателя, индикации включения дальнего света и др. Только два информатора комбайна контролируют около 50 па­раметров, большинство и!з которых являются технологическими.

Другая функция мониторов заключается в выводе информации об обобщенных технических параметрах машин: о неисправности двигателя, о неисправности системы управления трансмиссией, о засорении фильтра трансмиссии или воздушного фильтра дви­гателя, малом или большом напряжении электрической системы и т.д. Обозначения индикаторов, соответствующие рис. 4.10, при­ведены в табл. 4.4.

Значительное внимание в зарубежных машинах уделяют авто­матическому контролю технологических параметров работы. В ка­честве примера можно привести информатор молотьбы комбайна Dominator фирмы Claas (рис. 4.11).

Ж

ОИО

о=о о=о о«ю о=о о=о о—о о о

ж:

^ 0

С&

М/

9 О

а

Рис. 4.11. Информатор молотьбы комбайна Dominator фирмы Claas:

1 — счетчик рабочих часов, указатель скорости вращения молотильного бараба­на; 2 — индикатор высоты среза; 3 — индикатор разгрузки жатки (давление прижима); 4 — контроль пропускной мощности: S — грохот; Т — соломотряс; 5 — сигнальные лампы, красная — «Стоп»; 6 — сигнальная лампа, красная — контроль скорости вращения наклонного транспортера; 7 — сигнальная лампа, красная — контроль скорости вращения зернового элеватора; 8 — сигнальная лампа, красная — контроль скорости вращения элеватора сходового продукта; 9 — сигнальная лампа, красная — контроль скорости вращения; 10 — сигналь­ная лампа, красная — контроль скорости вращения измельчителя; 11 — свобод­но для других функций; 12 — сигнальная лампа, красная — выпускная труба зернового бункера выведена; 13 — сигнальная лампа, красная — пробка в про­странстве соломотряса; 14 — сигнальная лампа, красная — включен процесс опорожнения зернового бункера; 15 — сигнальная лампа, красная — зерновой бункер заполнен на 100%; 16 — контрольная лампа, зеленая — при индикации скорости вращения молотильного барабана; 17 — контрольная лампа, зеленая — зерновой бункер заполнен на 70%; 18 — контрольная лампа, зеленая — при индикации скорости вращения вентилятора; 19 — сигнальная лампа, красная — неисправность в компрессорной установке кондиционера

Помимо системы предупредительной сигнализации современ­ные мобильные машины оснащаются встроенной бортовой систе­мой диагностирования. Такая система позволяет проводить непре­рывный мониторинг узлов и агрегатов, с помощью специальных алгоритмов выявлять отклонения в их работе, фиксировать эти ошибки в памяти системы в виде определенных диагностических кодов неисправности (ДКН) и при необходимости выводить их на монитор.

Доступ к диагностическим кодам неисправности производится в определенной для каждой модели машины последовательности и определяется возможностями бортовой системы диагностирования.

Одной из особенностей бортовой системы диагностирования является максимальное использование информации, получаемой от датчиков. При необходимости расширения функций самодиаг­ностирования можно ввести дополнительные датчики, которые также могут быть адаптированы в электронную систему управления.

Необходимо отметить, что наряду со встроенной системой ди­агностирования получили распространение так называемые уста­навливаемые технические средства диагностирования {УТСД), ко­торые отличаются конструктивным исполнением средств обработ­ки, хранения и выдачи информации и предназначены для ма­шин, не имеющих бортового диагностирования или с таковой, но с ограниченными функциями. Такие системы диагностирова­ния выполняются в виде легкосъемного блока, который периоди­чески устанавливается на машину и после определенного проме­жутка времени эксплуатации демонтируется. Применение УТСД позволяет диагностировать машину на разных рабочих режимах, в том числе под нагрузкой. Поскольку плановые и заявочные диаг­ностирования конкретных машин проводятся относительно ред­ко, одним прибором УТСД можно обслуживать несколько еди­ниц эксплуатируемой на предприятии техники.

4.4. Технические средства диагностирования машин, оборудованных бортовой системой диагностирования

Классификация средств диагностирования. Встроенные (борто­вые) системы технического диагностирования (СТД) включают в себя входящие в конструкцию машины датчики, устройства из­мерения, микропроцессоры и устройства отображения диагно­стической информации. Внешние СТД, не входящие в конструк­цию машины, в зависимости от их устройства и технологического назначения могут быть стационарными или переносными. Суще­ствует множество фирм — производителей внешних СТД машин, оборудованных бортовой системой диагностирования: Bosch, AVL, Snap-ON, Bear, Alen, MATCO, Sun Electric, Vetronix и др.

Технические средства диагностирования могут включать в себя в различных комбинациях следующие основные элементы:

датчики, воспринимающие диагностические параметры и преобразующие их в сигнал, удобный для обработки или непо­средственного использования;

устройства, позволяющие считывать данные с блоков управ­ления машиной, двигателем, рабочими органами и агрегатами;

измерительные устройства и модули;

устройства, задающие контрольные тесты или тестовый ре­жим;

кабели-адаптеры и переходники;

компьютеры с соответствующим программным обеспечением;

устройства отображения результатов (стрелочные и цифро­вые индикаторы, дисплей, монитор или экран осциллографа, принтер).

Как правило, одной диагностической установкой диагности­руется и определяется работоспособность сразу нескольких си­стем машины. Внешние диагностические устройства по функцио­нальным возможностям можно условно разделить на три группы (табл. 4.5).

Сканер является современным многофункциональным диагно­стическим прибором, который используется для выявления и ус­транения неисправностей электронной системы управления, ис­полнительных механизмов и датчиков путем доступа к внутриси­стемной информации ЭБУ. Другие диагностические средства име­ют доступ только к внешним входным и выходным сигналам раз­личных устройств автомобиля.

Сканер через специальный диагностический разъем (колодку) по линии K-line или CAN-шине подключается и обменивается информацией с ЭБУ (контроллером) и имеет возможность полу­чать информацию от датчиков. Методика проведения диагности­ческих воздействий и номенклатура определяемых параметров может быть различной в зависимости от модели ЭБУ и соответ­ствующего ему картриджа. Наиболее широко эти приборы приме­няются при диагностировании двигателей с электронным управ­лением.

В более развернутом виде основные функции сканера можно определить следующим образом:

считывание памяти неисправностей и сброс ошибок: можно считывать, сбрасывать и выводить на дисплее обычным текстом неисправности, выявленные во время работы собственной систе­мой диагностирования машины и зафиксированные в памяти не­исправности;

считывание фактических значений: можно считывать как фи­зические величины действительных значений, так и значения, которые рассчитывает блок управления работой дизеля (угол опе-

Таблица 4.5

Классификация технических средств диагностирования машин, оборудованных бортовой системой диагностирования

режения впрыскивания, цикловая подача, частота вращения ко­ленчатого вала двигателя в мин1 и др.);

диагностирование исполнительного механизма: можно управ­лять электрическим прибором (актюатором) для проверки функ­ционирования (запуск сигналов-имитаторов с памяти ЭБУ на ис­полнительный механизм);

тест двигателя: можно запускать запрограммированные в ЭБУ двигателя проверочные прогоны для испытания системы управ­ления работой дизеля или самого дизеля (пуск-прогрев двигате­ля, разгонной динамики, прокрутки двигателя, режим отключе­ния цилиндров и др.);

корректировка параметров и программирование: можно пе­репрограммировать блок управления регулятором частоты враще­ния коленчатого вала (внесение коррекций в параметры опереже-

ния впрыскивания и топливоподачи для их соответствия с реаль­ными условиями эксплуатации, модернизация версии программ­ного обеспечения и др.).

Сканер предназначен для непосредственного взаимодействия с ЭБУ машины и является необходимым инструментом для диаг­ностирования электронных систем. Диагностический прибор по­зволяет осуществить считывание кодов неисправностей в контрол­лере, а также стирание их без отключения аккумуляторной бата­реи от бортовой сети автомобиля. После считывания кодов неис­правностей можно просмотреть их описания в инструкции по эк­сплуатации или другой технической документации. При неисп­равности контроллера или повреждении в соединительных диаг­ностических кабелях проведение диагностирования сканером ста­новится невозможным.

Одной из наиболее полезных возможностей сканера является запись данных в его электронную память во время испытаний. По возвращении после испытаний эти данные могут быть выведены на дисплей для анализа. Фирмы — производители сканеров назы­вают эти записи снимками, файлограммами, событиями. Воспро­изведение записей в замедленном темпе позволяет тщательно про­анализировать работу датчиков и исполнительных механизмов.

С помощью сканера обеспечивается быстрый доступ к потоку различных цифровых параметров в электронных системах машин. Располагая набором программных картриджей и соединительных кабелей, можно использовать один и тот же универсальный ска­нер при работе с машинами разных производителей.

Сканер портативен, его можно использовать и во время испы­таний. Получение текущей информации во время испытаний ма­шины под нагрузкой облегчает обнаружение перемежающихся неисправностей. Большинство сканеров позволяет записывать те­кущие данные во время работы машины, чтобы потом просмот­реть их в замедленном темпе.

С помощью сканера можно проверять некоторые функции уп­равления, выполняемые ЭБУ, так как имеется возможность уп­равлять через ЭБУ некоторыми исполнительными механизмами. В стандартном исполнении сканер позволяет провести проверку форсунок, регулировку оборотов холостого хода, включение и вы­ключение систем машин и т.д. Полный состав операций зависит от типа сканера и ЭБУ машины и определяется разработчиком диагностической системы.

Возможности сканеров ограничены. Диагностирование маши­ны осуществляет не сканер, а человек — оператор отдела техни­ческого контроля или диагност. Чтобы правильно интерпретиро­вать информацию, полученную со сканера, нужно хорошо пони­мать работу узлов машины и суть диагностических процедур. Сле­дует также иметь в ввду, что сканер может вьщавать аварийные