system obd ii jako przysz£e sposoby diagnozowania pojazdów obd ...

  • Published on
    11-Jan-2017

  • View
    216

  • Download
    2

Embed Size (px)

Transcript

  • 38 EKSPLOATACJA I NIEZAWODNO NR 1/2002

    Jerzy MERKISZMarcin RYCHTER

    SYSTEM OBD II JAKO PRZYSZE SPOSOBYDIAGNOZOWANIA POJAZDW

    OBD II SYSTEM AS A FUTURE DIAGNOSTICMETHODSOF VEHICLES

    W poniszym artykule zostay przedstawione oglne informacje oraz zagadnienia zwizane zdiagnozowaniem samochodw w systemie cigym. Opisuje take wykorzystywane w tym celuurzdzenia suce do odczytywania informacji z systemu OBD II.

    Sowa kluczowe: diagnostyka, silnik, pojazd

    This paper describes On Board Diagnostics II. The control process of each car's elements,which determine the level of toxic exhaust components, are described here. OBD II standardintroduce in the United States of America - the World standard since 2000 for motor-car anddelivery vehicle puts on the obligation made the new diagnostic systems by the vehicle producer.Measurement and on-line monitoring the basic parameter as the power train should be theobligatory function of these systems.

    Keywords: diagnostic, engine, vehicle

    1. Wprowadzenie

    W drugiej poowie dwudziestego wieku nastpiogromny rozwj motoryzacji, nie tylko w dziedziniekonstruowania pojazdw, ale take w zakresie elektro-niki i elektrotechniki samochodowej. W tym okresienastpi take bardzo duy wzrost produkcji, a co za tymidzie sprzeday samochodw osobowych, dostawczychi ciarowych, nie tyko w Europie, ale take w Polsce.

    Dwadziecia lat temu przewidywano i nie bdzienastpowao zmniejszenie stosowanych silnikw o ZSdo maych samochodw osobowych i dostawczych.W cigu ostatnich dziesiciu lat moglimy zaobser-wowa zjawisko cakowicie odwrotne. Zalety silnikawysokoprnego oraz rozwj komputerowego stero-wania silnikiem powoduje dynamiczny wzrost ilocipojazdw napdzanych silnikami wysokoprnymi.Dziki takim zaletom jak: nisze zuycie paliwa, duatrwao, niezawodno, ktre spowodoway, ewprawie 100 % samochodw ciarowych i autobu-sw stosowany jest taki wanie silnik. W przypadkusamochodw dostawczych w 1995 roku, sprzeda tejgamy samochodw z silnikiem ZS wyniosa 90 % weFrancji oraz 95 % w Wielkiej Brytanii w stosunku docaoci sprzedanych samochodw z tego segmentu(rys. 1) [1].

    Wzrost liczby pojazdw na wiecie spowodowaznaczny wzrost emisji skadnikw toksycznych spa-lin. Z uwagi na rosnce skaenie rodowiska, agencje

    1. Introducing

    The motorization has largely developed in the se-cond half of twentieth century not only in the field ofvehicles designing, but also in the field of electronicsand vehicle electronics. Enormous production incre-ase took place in that time, and consequently incre-ased production and sale of vehicles in Europe, spe-cially in Poland.

    It was forecasted 20 years ago that there wo-uld be no reduction in number of diesel enginesused in passenger and delivery vehicles. In thecourse of the last 10 years we could observe quiteopposite phenomenon. The advantages of dieselengine and development of engine computer con-trol causes dynamic growth of quantity of vehic-les with diesel engines. Thanks to advantages as:lower fuel consumption, high durability, reliabili-ty, 100% of trucks and buses use such kind of en-gine. In case of delivery vehicles, sales in 1995 ofvehicles with diesel engine constituted 90% inFrance and 95% in Great Britain in comparison towhole sales volume of vehicles in this segment(fig. 1) [1].

    The increase of number of vehicles in the worldhas caused growth of toxic emission. Because of gro-wing environment pollution, the agencies of environ-mental protection and automotive concerns are sear-ching for the possibilities of emission reduction of

  • NAUKA I TECHNIKA

    39EKSPLOATACJA I NIEZAWODNO NR 1/2002

    ochrony rodowiska oraz koncerny samochodoweposzukuj moliwoci zmniejszenia emisji substancjiszkodliwych bdcych wynikiem spalania paliw w-glowodorowych. Dla globalnego zmniejszenia skaliproblemu uywa si coraz bardziej skomplikowanychmodernizacji produkowanych obecnie samochodw.Silnik spalinowy jest na razie najpopularniejszym r-dem napdu stosowanym w samochodach.

    2. Wprowadzenie do diagnostyki pokadowej

    Jednym ze sposobw ograniczenia emisji skad-nikw toksycznych jest cige nadzorowanie elemen-tw silnika, porednio lub bezporednio, odpowie-dzialnych za poziom emisji tych skadnikw.Wprowadzenie tych wymogw spowodowao utwo-rzenie definicji samodiagnostyki:

    Ukad samodiagnostyki porwnuje wartoci sy-gnaw z obwodw elektronicznego urzdzenia ste-rujcego z wartociami kontrolnymi. Jeeli wartosygnau rzeczywistego nie odpowiada wartoci kon-trolnej, to w pamici urzdzenia sterujcego jest za-pisywany kod usterki.

    W 1981 roku zostay opublikowane pierwsze za-sady diagnostyki pokadowej. W nastpnych latachnorma ta bya udoskonalana, do warunkw panuj-cych obecnie, a take w przyszoci czego rezultatemjest obecnie dziaajcy system OBD II (On Board Dia-gnostic), a w niedalekiej przyszoci jako OBD III.

    System pokadowego diagnozowania - OBD II znaj-duje si w wikszoci samochodw osobowych orazdostawczych uytkowanych na drogach USA. Idea tazrodzia si na przeomie lat 70-tych i 80-tych. Bya po-dyktowana chci kontrolowania funkcji silnika orazdiagnozowania zwizanych z tym podzespow.

    harmful substances being result of hydrocarbon fuelscombustion. More and more complicated modernisa-tion of presently produced vehicles is performed forthe global problem reduction.

    2. Introduce to on board diagnostic

    One of the methods to reduce emission of toxiccomponents is continuous control over engine ele-ments that are directly or indirectly responsible forlevel of emission of these components. Introductionof these requirements caused creation of the self-dia-gnostic definition and utilising innovation definitionself-diagnostic:

    Self-diagnostic system comparing value of signalsfrom circuit of electronic control device with controlvalues. If the real signal value does not comply withcontrol value, the memory of the control devices re-cords the error code.

    The first rules of on board diagnostic were publi-shed in 1981. The standard had been improved in thenext years, until the condition of today and also in thefuture, which result is presently used OBD II system,and in the close future - OBD III.

    On-board diagnostic system OBD II is presentin most passenger and utility vehicles in USA; the ideaoriginated on the turn of 70-ties and 80-ties. It wasdictated by the willingness to control engine functionsand to diagnose related subassemblies.

    1992

    1993

    1994

    1995

    1996

    1997

    1998

    1999

    2000

    0

    200000

    400000

    600000

    800000

    Ilo

    s

    ztu

    k

    Rys. 1. Sprzeda samochodw osobowych w Polsce [2]Fig. 1. Sells of passenger cars in Poland [2]

  • NAUKA I TECHNIKA

    40 EKSPLOATACJA I NIEZAWODNO NR 1/2002

    Jako historyczny okres rozwoju pokadowych syste-mw diagnostycznych mona traktowa czas od momen-tu wprowadzenia pierwszych sterowanych komputerowosystemw zaponowo-wtryskowych, tzn. koniec lat 70.,do roku 1994 (rys. 2), w ktrym z dwuletnim okresemprzystosowawczym zaczto wprowadza normy OBDII.W okresie tym diagnostyka pokadowa bya realizowanaprzez modu kontrolno-pomiarowy silnika ECM (EngineControl Module) i polegaa na biecym testowaniu czuj-nikw, elementw wykonawczych ukadu wtryskowo-za-ponowego i samej jednostki sterujcej.

    Wszystkie urzdzenia diagnostyczne zostay zaprojek-towane zgodnie z gwnym celem normy OBD II, czyli:jedno zcze jeden przewd jeden przyrzd diagnostycz-ny wszystkie dane diagnostyczne teraz i w przyszoci.

    System pokadowy OBD II, ktrego zaoeniazostay opublikowane przez EPA (Environment Pro-tection Agency), jest dalszym rozwiniciem OBD I.Najwaniejsze zmiany jakie wwczas zaszy to [3]:

    - dodatkowe funkcje kontrolki MIL (MalfunctionIndicator Light) na tablicy rozdzielczej,

    - nadzorowanie funkcji i elementw zorientowa-ne na wykrywanie usterek, ale rwnie na skadspalin,

    - obok bdw musz by zapamitywane takewarunki pracy silnika przez tzw. freeze frame zamroon ramk,

    - odczyt pamici bdw musi by dokonywanyza pomoc urzdzenia diagnostycznego (testerusterek) odczytujcego kody bdu z ECU (En-gine Control Unit).

    Przy wykrywaniu niesprawnoci tych elementwwykonywano proste testy na zwarcia i otwarte ptlewobwodach oraz porwnywanie poziomw i wasnocidynamicznych sygnaw pomiarowych z wartociamioczekiwanymi. Ujemny wynik testu zapisywanowmodule ukadu sterujcego w postaci kodu nie-sprawnoci i sygnalizowano wskanikiem wietlnymsprawd silnik widocznym z miejsca kierowcy. Kodybdw oraz biece wartoci parametrw mierzonychizmiennych sterujcych mogy by odczytywane zapomoc zewntrznych (pozapokadowych) narzdzidiagnostycznych, ktrymi byy specjalizowano czytniki(skanery) lub odpowiednio oprogramowane komputeryosobiste. Z perspektywy czasu mona stwierdzi, epierwsze pokadowe systemy diagnostyczne umoli-wiay diagnostyk samego systemu wtryskowo-za-ponowego, nie dokonyway jednak oceny wasnocifunkcjonalnych i emisyjnych pojazdu. Przykadowo:pojazd, w ktrym reaktor katalityczny uleg zuyciu, copowodowao oczywisty niedopuszczalny wzrost emisji,by uwaany za sprawny jeli system pokadowy niewykry usterek kontrolowanych przez siebie elementw.

    The time from the moment of implementation ofthe first computer-operated power systems, that it isfrom the end of the 70s until year 1994 (fig. 2) whenthe OBD II norms were being implemented with atwo-year assimilation period can be considered the histo-rical phase of the evolution of the on-board diagnosissystems. During that time the diagnostics were car-ried out by an engine control-measuring module ECM(Engine Control Module). It was based on continuoustesting of the sensors, active elements of the powersystems and the steering entity in itself.

    All the diagnostic devices have been designed ac-cording to main goal of the OBD standard, i.e.: oneconnector one cable one device all diagnosticdata now and in the future.

    On-board system OBD II, which assumptions havebeen published by EPA is the

    further development of OBD I. The most impor-tant changes are [3]:

    - additional functions of MIL indicator on instru-ment panel,

    - control over function and elements, directed to-wards faults finding, but also combustion gasescomposition,

    - besides faults, engine operation conditions mustbe recorded by so called freeze frame,

    - memory readout of faults must be done by dia-gnostic device (faults tester) reading out troublecodes from ECU.

    A negative result of the test was recorded in thesteering system module in the form of a fault codeand was signalled through a light signal of checkengine visible from the drivers seat. The fault codesand the current value of measuring parameters andsteering variables could be read with external (off-board) diagnostic equipment, such as specialized scan-ners or particularly programmed personal computers(PC). From the time perspective it can be determinedthat the first on-board diagnosis systems allowed fora diagnosis of the powering system only, they did notperform an evaluation of a functional (driving) andemitting properties of the vehicle. For example:avehicle with a damaged catalytic converter, whichresulted in an obvious unacceptable increase of toxicsubstance emission, was considered fully operationalif the on-board diagnosis system did not detect anyfaults in the elements that it controlled.

    Similarly, a vehicle was considered fully opera-tional when in fact the burning did not occur resul-ting in an increased emission of hydrocarbons. Thedifferentiation and privacy of the on-board diagno-sis systems were characteristics of the first on-boarddiagnosis systems. Each producer used his own elec-

  • NAUKA I TECHNIKA

    41EKSPLOATACJA I NIEZAWODNO NR 1/2002

    Podobnie za sprawny, uwaany by samochd,wktrym wystpuje zjawisko braku spalania, powo-dujce zwikszon emisj wglowodorw. Charakte-rystyczn cech pierwszych systemw diagnostycznychbya take ich rnorodno i prywatno. Kadyproducent stosowa wasny standard elektryczny i lo-giczny transmisji danych z systemu oraz traktowa in-formacj o kodach bdw i stanie silnika jako wiedzfabryczn dostpn dla ograniczonej liczby odbior-cw. Przykadem tej sytuacji moe by samochd Po-lonez, w ktrym wystpuj trzy rne systemy diagno-styczne o rnych standardach transmisji i kodachbdw. Oglnie mona powiedzie, e diagnostykapoprzedzajca OBDII uatwiaa obsug i napraw po-jazdw, nie prowadzia jednak do znaczcego zmniej-szenia emisji z transportu samochodowego.

    Spenienie zaoonych celw mona byo osigndziki opracowaniu normy oraz nowej koncepcji dia-gnostyki pokadowej wykorzystujcej nowatorskdefinicj uszkodzenie awaria [3]:

    Za element niesprawny uwaa si element, ktregodziaanie moe spowodowa znaczny wzrost emisjizwizkw toksycznych z ukadu wylotowego lub zasila-nia w paliwo, przy czym jako znaczcy uwaa siwOBD II wzrost emisji o 50% od wartoci dopusz-czalnej dla danego typu samochodu.

    3. Waniejsze zagadnienia zwizane z poka-dowym system diagnostycznym

    System OBD II ma znacznie wiksz ni kiedy-kolwiek zdolno okrelania, co dzieje si wewntrzsilnika. Istotn spraw jest wzrost emisji wylotowej,jeeli jakie procesy przebiegaj nieprawidowo, lecz

    trical and logical standard of data transmission fromthe system and treated the information about the faultcodes and the engine technical state as factoryknowledge, available only to a limited number ofconsumers. As an example of such can be the Polo-nez car where three different diagnosis systems areimplemented with three different transmission stan-dards and fault codes. In general, the diagnostic,which preceded OBD II allowed for easier serviceand repair of the vehicles but did not result in a de-crease of toxic substance emission from the vehic-les.

    Achievement of assumed gaols could be donethanks to the standard preparation and the new con-cept of on-board diagnostic, utilising innovative defi-nition of defect failure [3]:

    A non-operational element is considered the onewhich operation may cause considerable increase ofemission of toxic components from exhaust system orfuel supply system; at the same time, the increase ofemission by 50% from acceptable level for the parti-cular type of vehicle is treated in OBD II, as an consi-derable one.

    3. More important problems connected withon board diagnostic

    OBD II has more ability than the ever before toknow what is going on inside an engine. The main re-ason is the increased emission output when somethinggoes asttray, but more important to protect catalitycconverter from being damaged by excessive hyrocar-

    Rys. 2. Projekt wprowadzania normy EOBD w samochodach osobowych i w lekkich ciarwkach [4]

    Fig. 2. Project introductions of norms EOBD for passenger cars and light duty vehicles in UE countries at typeapproval [4]

    2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

    PC

    M1

    LD

    V N

    1 ZI ZS

    ZS Klasa II i III + HDV

    Utrzymanie limitw toksycznoci spalin po przebiegu 80 000 k / 5

    100 000 km / 5 lat

    Utrzymanie limitw toksycznoci spalin po przebiegu 80 000 k / 5

    100 000 km / 5 lat

    ZI ZS Klasa I

  • NAUKA I TECHNIKA

    42 EKSPLOATACJA I NIEZAWODNO NR 1/2002

    najwiksze znaczenie ma ochrona reaktora katalitycz-nego przed uszkodzeniem wynikajcym z nadmier-nej iloci wglowodorw albo tlenku wgla.

    Aby lepiej zrozumie istot systemu OBD II nale-y pozna kilka terminw [5]:

    - kryteria zezwalajce s to niezbdne warunki,jakie musz by spenione, ab...

Recommended

View more >