20.03.2014

PostHeaderIcon Мониторы бортовой системы диагностирования по стандарту OBD-II

С помощью сети ЕММ подпрограмма DE контролирует подсистемы автомобиля, неисправность которых может увеличить количество выбрасы­ваемых в окружающую среду токсичных веществ. Мониторы ЕММ способны обнаружить ухудшение характеристик обслуживаемых подсистем, приводя­щее к превышению норм на токсичность в 1,5 раза. Мониторы ЕММ контро­лируют [26]:

— каталитический нейтрализатор;

— датчики кислорода;

— пропуски воспламенения;

— топливную систему;

— систему улавливания паров топлива;

— систему рециркуляции выхлопных газов;

— систему подачи воздуха в выпускной коллектор.

Монитор каталитического нейтрализатора. Газоанализаторы на ав­томобилях не устанавливаются по экономическим соображениям. Для кон­троля исправности каталитического нейтрализатора на его выходе установ­лен второй датчик кислорода (рисунок 12.4). Система управления подачей топлива в двигатель содержит релейный стабилизатор стехиометрического состава топливовоздушной смеси (ТВ-смеси), который формирует сигнал для коррекции длительности впрыска и реализован с применением первого (входного по отношению к нейтрализатору) датчика кислорода.

Сигнал этого датчика колеблется между уровнями 0,1-0,9 В на частоте 4-10 Гц в соответствии с изменениями концентрации кислорода в выхлопных газах. В исправном нейтрализаторе кислород участвует в химических реак­циях, его концентрация в выхлопных газах уменьшается, как следствие сиг­нал второго датчика кислорода (на выходе нейтрализатора) имеет очень ма­ленькую амплитуду (рисунок 12.5) или другую частоту колебаний (рисунок 12.4).

Мониторы бортовой системы диагностирования по стандарту OBD-II

Мониторы бортовой системы диагностирования по стандарту OBD-II

A

і

■Jj

ж

fH-

m

+++

m

H+

Hf

«Н

Мониторы бортовой системы диагностирования по стандарту OBD-II

KjT. inm ичссхий немтрапигатср

Рисунок 12.4 — Датчики кисло­рода каталитического нейтрали­затора и их сигналы [22]

Рисунок 12.5 — Осциллограммы датчиков кислорода каталитиче­ского нейтрализатора: вверху

входной датчик, снизу — на выходе нейтрализатора [22]

Qg

+++

1-а

Чем более неисправен (отравлен) нейтрализатор, тем более похожи сигналы входного и выходного датчиков (они совпадают как по амплитуде, так и по частоте).

В зависимости от типа измерительной системы монитор каталитиче­ского нейтрализатора или просто подсчитывает и сравнивает частоты коле­баний двух сигналов, или производит статистическую обработку. Монитор через подпрограмму DE запишет код ошибки при обнаружении неисправно­сти в трех поездках подряд.

Монитор датчиков кислорода. Монитор реализует различные тесты в зависимости от того, где расположен датчик, — на входе или на выходе ката­литического нейтрализатора. Для обоих датчиков проверяется исправность цепей нагревателей. Для датчика кислорода на входе нейтрализатора прове­ряются напряжения по высокому и низкому уровням сигнала и частоте пере­ключений. Частота определяется по числу пересечений сигналом с датчика среднего уровня 450 мВ за определенное время. Полученное значение срав­нивается со значением в предыдущем тесте. Кроме того, монитор определяет длительности фронтов сигнала, т. е. длительность перехода «обедненная смесь — обогащенная смесь» и обратного перехода «обогащенная смесь — обедненная смесь». Обычно фронт «обедненная смесь — обогащенная смесь» короче, рисунок 12.6. Монитор определяет также среднее время реакции дат­чика кислорода на входе нейтрализатора.

Для датчика кислорода на выходе нейтрализатора, сигнал с которого почти не флуктуирует, монитор проводит два теста: для обогащенной смеси монитор следит за тем, чтобы сигнал имел фиксированное низкое значение, а при обедненной смеси — фиксированное высокое значение. Для обоих датчи­ков кислорода монитор включает лампу MIL и записывает код ошибки при обнаружении неисправности в двух поездках подряд.

Мониторы бортовой системы диагностирования по стандарту OBD-II

Рисунок 12.6 — Сигнал исправного датчика кислорода на входе

нейтрализатора [27]

Монитор пропусков в системе зажигания. Причиной пропусков могут быть: недостаточная компрессия, несоответствующее количество подаваемо­го в цилиндры топлива, неисправная свеча зажигания, плохая (слабая) искра. Пропуски приводят к увеличению количества углеводорода (СН) в выхлоп­ных газах на входе каталитического нейтрализатора, что ускоряет его дегра­дацию и увеличивает содержание токсичных веществ в отработавших газах.

При пропуске воспламенения давление в цилиндре во время рабочего хода ниже нормы, движение поршня и коленчатого вала замедляется. Именно по этим признакам монитор определяет наличие пропуска. Информация сни­мается с датчика положения коленчатого вала (рисунок 12.7).

Равномерное следование импульсов с выхода датчика положения ко­ленчатого вала (рисунок 12.7) при пропуске зажигания нарушается, и не­сколько импульсов подряд будут иметь большую длительность. Сравнение выходных сигналов от двух датчиков (положения распределительного и ко­ленчатого валов) позволяет идентифицировать цилиндр с пропуском.

Монитор учитывает возможность вибраций на плохих дорогах. Для по­вышения помехозащищенности в системе имеются программные счетчики. Для каждого цилиндра в счетчиках хранится число пропусков за последние 200 и 1000 оборотов распределительного вала. Каждый раз, когда монитор фиксирует пропуск, подпрограмма DE опрашивает счетчики и сравнивает содержимое счетчиков с предыдущими показателями. Монитор не допускает переполнения счетчиков.

Монитор различает неисправности, когда пропуски воспламенения мо­гут вывести из строя каталитический нейтрализатор, а также когда нормы на токсичность превышены более чем в 1,5 раза.

Подпрограмма DE немедленно запишет в память ЭБУ код ошибки. Лампа MIL будет мигать, если в более 15% случаев за время последних 200 оборотов были зафиксированы пропуски. В терминах стандарта OBD-II это неисправность (и код ошибки) типа А.

1 оборот распредвала = 2 оборотам коленвала

Распределительный вал

Синхронизи­рующий зуб

Датчик положения распределительного вала

Мониторы бортовой системы диагностирования по стандарту OBD-II

Г 1

Сигнал с датчика оборотов распредвала

Сигнал с датчика оборотов коленвала

Пропущенный

зуб Задающая Датчик положения

шестерня коленчатого вала

Мониторы бортовой системы диагностирования по стандарту OBD-II

Пропущенный зуб,

зазор 30 градусов

Один оборот коленчатого вала

/

Рисунок 12.7 — Схема работы монитора пропусков в системе зажигания [26]

Неисправность (и код ошибки) типа В устанавливается, если в двух подряд поездках монитор зафиксировал более 2% пропусков на 1000 оборо­тов. В этом случае подсистема DE включает лампу MIL постоянно и записы­вает соответствующие коды ошибок в память ЭБУ.

Монитор топливной системы. ЭБУ в режиме работы с обратной свя­зью осуществляет стабилизацию стехиометрического состава топливовоз­душной (ТВ) смеси. Это релейная стабилизация, т. е. состав смеси постоянно колеблется между уровнями в диапазоне «богатая смесь — бедная смесь», но в среднем состав поддерживается стехиометрическим. Частота колебаний не более 10 Гц.

При релейной стабилизации стехиометрического состава ТВ-смеси ЭБУ постоянно меняет его в пределах ±20%. Это нормально, такие переклю­чения состава смеси требуются и для работы каталитического нейтрализато­ра. Колебания состава смеси отражаются мгновенными значениями коэффи­циента коррекции топливоподачи, рисунок 12.8. Эти значения колеблются относительно среднего в интервале ±20% при нормальной работе. При от­ключении зажигания мгновенные значения коэффициентов коррекции пода­чи топлива не сохраняются.

Во время эксплуатации автомобиля в двигателе накапливаются различ­ные изменения характеристик, которые компьютер в ЭБУ компенсирует, из­меняя средние значения коэффициентов топливокоррекции, хранящиеся в памяти ЭБУ.

Коэффициент коррекции топливоподачи ±21% означает, что ЭБУ пода­ет в двигатель в среднем на 21% больше топлива для поддержания стехио­метрического состава смеси, чем требуется по расчету для данного режима (или определено экспериментально для заведомо исправного двигателя).

189

26

1 !

51

77

1 I

102

I

Отсчеты

154

|

179

— I

205

230

| ;

1 і -80%

-60%

1

^0%

-20%

Проценты

+20%

Г — і ^ +40%

+60%

! I +80%

-100% +100%

]

Коррекции нет 1

Рисунок 12.8 — Шкала коэффициентов топливокоррекции [26]

В данном случае причиной может быть, например, утечка разрежения в задроссельной зоне впускного коллектора, что приводит к появлению допол­нительного воздуха, для компенсации которого ЭБУ увеличивает подачу то­плива в цилиндры на 21%.

Из сказанного ясно, что ЭБУ определяет текущее значение коэффици­ента топливокоррекции как сумму среднего значения, хранящегося в памяти ЭБУ, и мгновенного значения, зафиксированного системой в данный момент времени.

Информация о средних значениях коэффициента топливокоррекции нужна при диагностике и входит в число параметров, получаемых от ЭБУ сканером. На устаревших автомобилях значения коэффициентов топливо­коррекции нормировались рядом чисел в пределах от 0 до 255 или в процен­тах 0… 100%.

Для систем OBD-II значения нормированы в пределах ±100%. Для сис­темы OBD-II значения в середине диапазона (128 отсчетов, или 50%, или 0%) соответствуют оптимальному режиму работы исправного двигателя, когда никакой коррекции базовых значений калибровочной диаграммы в осях «обороты — нагрузка двигателя» не производится.

Монитор топливной системы отслеживает средние и мгновенные зна­чения коэффициентов коррекции топливоподачи. Но возможности коррекции не беспредельны. Когда ЭБУ посредством изменения подачи топлива уже не может компенсировать накапливающиеся неисправности (что чаще всего на­блюдается на двигателе со значительным пробегом), загорается лампа MIL и заносятся в память соответствующие коды ошибок.

Монитор системы улавливания паров бензина. Монитор контролирует объем паров топлива, поступающих из адсорбера во впускной коллектор и тем самым следит за исправностью системы, а также фиксирует утечки паров бензина при их возникновении.

Пары топлива поступают из герметизированного бака (рисунок 12.9) в адсорбер с активированным углем объемом около 1 л, где накапливаются.

При нормальной работе системы и при определенных условиях, на­пример при равномерном движении автомобиля, ЭБУ открывает электромаг­нитный клапан продувки адсорбера, пары топлива засасываются с воздухом во впускной коллектор и сжигаются в цилиндрах двигателя.

Мониторы бортовой системы диагностирования по стандарту OBD-II

Рисунок 12.9 — Схема системы улавливания паров бензина [26]

Без принятия подобных мер испарение топлива может прибавить до 20% к общему количеству токсичных веществ, выбрасываемых автомобилем в окружающую среду.

При открытом клапане продувки адсорбера и закрытом клапане подво­да воздуха монитор контролирует объемный расход паров топлива по сигна­лу датчика давления в бензобаке (рисунок 12.9). При закрытом клапане про­дувки адсорбера по показаниям датчика давления паров топлива в баке опре­деляется интенсивность утечки. Утечка может иметь место в пробке бензоба­ка, в адсорбере, в клапанах и в соединительных шлангах.

Монитор системы рециркуляции выхлопных газов. Система рециркуля­ции выхлопных газов (exhaust gas recirculation — EGR) предназначена для уменьшения содержания окислов азота (NOx) в выхлопных газах [26]. В при­сутствии солнечного света NOx вступает в реакцию с углеводородом, обра­зуя канцерогенный фотохимический смог.

Впервые система EGR была применена на автомобилях Chrysler в 1972г. Окислы азота возникают при температуре в камере сгорания выше 1370 °С (2500 °F). При некоторых режимах работы двигателя, когда не про­изводится отбор полной мощности, например, при равномерном движении по шоссе, допустимо снизить температуру сгорания рабочей смеси, т. е. пойти на уменьшение мощности. Это достигается введением небольшого количест­ва (6-10%) инертных выхлопных газов из выпускного во впускной коллек­тор. Инертный газ разбавляет топливовоздушную смесь, не изменяя соотно­шения воздух/топливо.

Монитор EGR контролирует эффективность работы системы рецирку­ляции выхлопных газов. Во время теста открывается и закрывается клапан EGR и наблюдается реакция контрольного датчика. Выходной сигнал кон­трольного датчика сравнивается со значениями из калибровочной таблицы, хранящейся в памяти ЭБУ, и определяется эффективность системы EGR. При неудовлетворительных результатах монитор запишет в память ЭБУ со­ответствующие коды ошибок.

В качестве контрольного датчика могут быть использованы различные устройства. На автомобилях Chrysler контролируется изменение выходного напряжения датчика кислорода. При нормальной работе системы рециркуля­ции после закрытия клапана EGR содержание кислорода в выхлопных газах повышается и напряжение на выходе датчика кислорода уменьшается. Мони­тор запишет код ошибки, если это напряжение уменьшится недостаточно.

С 80-х годов EGR стала частью электронной системы автоматического управления двигателем (ЭСАУ-Д), рисунок 12.10.

Мониторы бортовой системы диагностирования по стандарту OBD-II

1 — дроссельная заслонка; 2 — привод дроссельной заслонки; 3 — клапан EGR; 4 — охлади­тель EGR; 5 — выпускной коллектор; 6 — впускной коллектор; 7 — электронный блок управлення двигателем (ECU)

Рисунок 12.10 — Схема работы системы рециркуляции отработавших газов

дизеля TOYOTA [29]

Для автомобилей Ford используют по крайней мере два типа контроль­ных датчиков (в зависимости от модели). В одном варианте применяется терморезистор с отрицательным коэффициентом сопротивления, установ­ленный на входном патрубке клапана системы EGR. С помощью терморези­стора монитор контролирует температуру выхлопных газов при открытом и закрытом клапане. Для исправной системы напряжение на терморезисторе уменьшится, когда клапан открывается. Если изменение напряжения не соот­ветствует значению, заложенному в память, монитор запишет код ошибки.

В другом варианте в трубе между клапаном EGR и впускным коллек­тором делается вставка с калиброванным отверстием для измерения диффе­ренциального давления. Когда клапан EGR открывается, это давление воз­растает, что фиксируется монитором с помощью датчика дифференциально­го давления. Когда клапан EGR закрыт, давление по обе стороны вставки становится одинаковым.

На автомобилях General Motors в качестве контрольного используется датчик абсолютного давления во впускном трубопроводе, где давление изме­няется при открывании клапана EGR.

Монитор инжекции вторичного воздуха (AIR monitor). Каталитические нейтрализаторы со вторичной инжекцией воздуха используются не на всех автомобилях, соответственно в программном обеспечении не у всех ЭБУ имеются такие мониторы.

AIR-монитор контролирует во время теста исправность клапана и бай­пасного канала где установлен электроклапан, а также количество проходя­щего в нейтрализатор воздуха. Для оценки количества прошедшего через клапан в нейтрализатор воздуха большинство производителей используют датчик кислорода на входе нейтрализатора. Подпрограмма DE задерживает выполнение теста монитора AIR, пока не выполнится тест монитора датчи­ков кислорода. Как и для всех остальных мониторов, подпрограмма DE включает лампу MIL и записывает коды ошибок в память ЭБУ при обнару­жении неисправности в двух поездках подряд.

Март 2014
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Фев    
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

Мастерская Своего Дела - msd.com.ua