Компьютерная диагностика автомобиля
Самостоятельно провести компьютерную диагностику при первичном осмотре автомобиля непросто. Во-первых, понадобится специальное оборудование – диагностический сканер. Во-вторых, навык расшифровывать ошибки, которые он показывает.
В современных машинах пробег отображается не только на панели приборов, но и в бортовом компьютере в блоках мотора, коробки и электронных системах. Диагностический сканер считывает информацию с датчиков и выявляет реальный пробег, ошибки и поломки.
Воспользуйтесь услугами компьютерной диагностики, чтобы не купить автомобиль, в котором уже взрывались подушки безопасности при аварии.
Что будет, если не провести компьютерную диагностику
Каждый третий отчет сервиса Автокод показывает скрученный пробег автомобиля. Особенно это касается старых моделей автомобилей представительского класса. На глаз это определить не всегда возможно, а специальный сканер покажет реальное количество километров, которое проехал продаваемый авто.
Часто владельцы стараются избавиться от своей машины, как только появились первые проблемы с ДВС: вылезли первые сигнальные лампы, появились первые стуки под капотом. Ошибки «скидываются», чтобы они перестали отображаться на панели приборов, а посторонние звуки маскируются заменой запчастей на самые дешевые. Определить такой обман возможно только при проведении компьютерной диагностики двигателя!
Если не в полном порядке окажется автоматическая коробка, то ее починка или замена обойдется не меньше, чем в 50 тыс. р. Замена двигателя – не меньше, чем в 100 тыс. р.
Следы ДТП устранить легко, часто это можно сделать даже за копейки. Вот только качественным такой ремонт не назовешь. Да и не будете же вы разбирать салон, чтобы проверить, не выстреливала ли подушка безопасности. А сканер сможет определить это за считаные минуты.
Как провести компьютерную диагностику
Для просмотра информации об ошибках в системе автомобиля, понадобится диагностический сканер. Только для оценки работы двигателя сканер анализирует электронное управление, питание, зажигание, охлаждение, газораспределение, наполнение цилиндров. Затем по десяткам параметров оцениваются коробка и каждый электронный датчик. В итоге, компьютер выдает свод ошибок, после расшифровки которых становится ясна степень неисправности: замена или ремонт деталей или целых узлов.
Благодаря такой диагностике, можно выявить проблемы с двигателем/датчиками до того, как на приборной панели загорится «чек».
На современных автомобилях с передовыми технологиями установлен специальный разъем для подключения сканера к бортовому компьютеру. Чаще всего, для соединения требуются переходники. После этого необходимо установить специальное ПО, позволяющее «копаться» в мозгах автомобиля. Помимо всего прочего, нужны навыки работы с различным программным обеспечением.
Советуем не пытаться самостоятельно без опыта управлять бортовым компьютером автомобиля! Обратитесь для этого к специалистам, которые смогут считать и расшифровать ошибки, а не только «сбросить» их.
Как проходит компьютерная диагностика
Эксперт сервиса «Автокод» проведет выездную проверку автомобиля. Компьютерная диагностика входит в комплексный осмотр наравне с:
Мастер при помощи специального сканера считает ошибки двигателя, коробки, подушек безопасности, электронных систем и выяснит реальный пробег автомобиля.
Компьютерная диагностика машины позволяет подключиться к бортовому компьютеру и оценить работу имеющихся датчиков. Это необходимо для понимания как работают мотор, коробка и другие электронные системы. Более того, в памяти большинства автомобилей хранятся все когда-либо возникающие ошибки. От мастера со сканером невозможно скрыть ничего из истории б/у авто.
Цена комплексной проверки – от 2600 р. В стоимость входит экспертное заключение по автомобилю и фотографии.
Если собираетесь оформлять кредит на приобретение авто, выберите здесь предложение банка с самой низкой процентной ставкой. Оформить полис ОСАГО без визита в офис и с выгодой до 3 000 рублей после сделки сможете здесь.
Компьютерная диагностика автомобиля: основы обучения
В статье Вы узнаете: что такое компьютерная диагностика автомобиля, для чего она нужна и какие основные, базовые знания надо изучить чтобы проводить диагностику двигателя и автоэлектрики. Компьютерная диагностика современного автомобиля стала неотъемлемой частью при возникновении неисправностей в электронных системах транспортных средств.
При нарушении привычной работы двигателя или иной системы автомобиля, которую водитель замечает во время эксплуатации, возникает необходимость сделать компьютерную диагностику автомобиля, для проведения которой требуется сканер и адаптер для диагностики автомобиля.
Первый возникающий вопрос: как сделать компьютерную диагностику автомобиля, чтобы получить правильный диагноз и не потратить время и деньги на ремонты напрасно, так как предложений по оказанию данной услуги много, а проконтролировать работу диагноста непосвященному в основы компьютерной диагностики человеку практически невозможно.
Знание основ компьютерной диагностики, методов проверки, схемы построения системы связи, устройства и принципа действия дискретных элементов систем автомобиля поможет непосвященному автовладельцу быть в курсе проводимых работ, также самостоятельно провести диагностику двигателя – считать коды с помощью смартфона и OBD 2 адаптера bluetooth и устранить возникшую неисправность без посторонней помощи.
Что такое компьютерная диагностика автомобиля: OBD2
Для ответа на вопрос: что такое компьютерная диагностика автомобиля надо знать, что такое программа OBD2 для диагностики. On-board diagnostics (OBD) – “бортовая диагностика” с 1980-х годов, а OBD 2 с 1996 года в блок управления двигателем (ЭБУ)(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:
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).
Индикатор неисправностей MIL в народе получил 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:
Данные считываются с помощью диагностического прибора подключенного к obd2 разъему, который с 2002 года должен быть стандартным для всех автомобилей. Диагностика двигателя автомобиля проводится через адаптер – устройство предназначенное для соединения сканера с ЭБУ.
Коды ошибок OBD2
Стандартные диагностические коды неисправностей пятизначные, начинаются с латинского символа, который присвоен системе автомобиля сгенерировавшей код и могут считываться универсальным (мульти-брендовым) диагностическим прибором.
Программа OBD 2 была разработана для компьютерной диагностики двигателя автомобиля, но с появлением и увеличением количества электронных систем, возможности программы OBD 2 были расширены – появилась возможность контролировать другие электронные системы автомобиля.
Чтобы провести полную диагностику автомобиля, необходим мульти-марочный сканер с набором компьютерных программ для диагностики автомобилей различных брендов или заводские (дилерские) программы для ноутбука. Каждой системе автомобиля присвоен первый символ в коде ошибке:
Второй символ (число) показывает стандартный это код или код добавлен производителем:
Третий символ (число) в коде ошибки силового агрегата указывает на систему двигателя в которой возникла неисправность:
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.
Сканеры ошибок в формате стоп-кадра показывают 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 obd 2 (DLC) канала связи для подключения диагностического оборудования. В EOBD используются следующие термины:
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.
Данные в формате стоп-кадра “замороженного кадра”
В зависимости от кода DTC сохраненного в памяти PCM, отображаются условия при которых возникла первая ошибка:
Данные в формате стоп-кадра отображаются только в дилерских (заводских) программах компьютерной диагностики авто.
Внимание! Пробег более 500 километров после появления ошибки, может служить основанием для отказа в гарантийном ремонте дилером.
Диагностика двигателя: мониторы
Для непрерывной проверки корректной работы датчиков и исполнительных устройств, отвечающих за состав выхлопных газов, в диагностическую программу модуля 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.
Мониторинг всех элементов (CCM)
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 и они указаны ниже в таблице.
| Обозначение | Назначение |
|---|---|
| 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 мониторинга катализатора |
| KS | датчик детонации |
| TP | датчик положения дроссельной заслонки |
| VSS | датчик скорости автомобиля |
| EGR | клапан рециркуляции отработавших газов |
| топливные форсунки | |
| турбокомпрессор |
В зависимости от кода неисправности, занесенного в память модуля управления, мощность двигателя может ограничиваться для уменьшения количества вредных выбросов в атмосферу.
Мониторинг пропусков воспламенения
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:
Мониторинг соотношения «воздух-топливо» (AFR) (кроме автомобилей с дизельным двигателем)
Лямбда-зонд 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.
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.
Мониторинг подогреваемого кислородного датчика (лямбда-зонд HO2S) (кроме автомобилей с дизельным двигателем)
Функция мониторинга контролирует работу переднего (перед каталитическим нейтрализатором) и заднего (после каталитического нейтрализатора) лямбда-зондов 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 лямбда-зонда 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.
Неисправность признается, когда сумма зарегистрированных периодов превышает сумму соответствующих предельных значений заложенных в программе PCM и загорается индикатор MIL.
Мониторинг эффективности каталитического нейтрализатора (кроме автомобилей с дизельным двигателем)
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 лямбда-зонда. 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 лямбда-зонда не изменяется, режим с обратной связью задерживается, чтобы проверить этот лямбда-зонд.
Если лямбда-зонд мониторинга катализатора переключается на обогащение, время впрыска уменьшается для обеднения смеси, и наоборот, если задний лямбда-зонд 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, лямбда-зонд признается неисправным.
Функция мониторинга шума при сгорании (автомобили с системой впрыска Common Rail)
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.
Мониторинг EGR (автомобили с дизельным двигателем)
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 качественных параметров работы в предельных допустимых значениях.
При выходе из строя клапана EGR, когда он остается в открытом положении, запуск дизельного двигателя может быть затруднен или невозможен.
Компьютерная диагностика автомобиля: введение
Диагностика автомобиля начинается с подключения авто-сканера к obd 2 разъему через obd адаптер и считывания кодов ошибок авто. В зависимости от полученных кодов ошибок, определяются неисправные агрегаты автомобиля.
Чтобы успешно провести диагностику автомобиля, 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 называют шинной системой связи. Ниже будет рассмотрена система связи с параллельным подключением модулей управления.
Основы цифрового принципа передачи данных
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 5В.
5В 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. Ниже показана 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».
Объединение модулей управления в сеть
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. Второй провод используют для дублирования передаваемого сигнала по первому проводу но с обратной полярностью для увеличения надежности связи.
Для уменьшения бортовых 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.
Протоколы (сообщения)
Всего существует четыре различных протокола, каждый из которых имеет свою область применения:
Данные передаются по проводу последовательно, то есть один бит после другого. Данные имеют определенную структуру, чтобы получатель мог их различить.
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
Для связи между электронными модулями, в зависимости от их назначения, в автомобиле применяют шины связи с различными протоколами обмена и передачи данных:
Электронные модули управления, поддерживающие связь по шинам CAN, SCP и/или ISO, можно проверять через obd 2 разъем с помощью авто-сканера для разных марок авто.
Система связи на базе шины ISO
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.
Система связи на базе шины SCP
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:
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.
Система связи на базе шины ACP
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:
Шина LIN (протокол передачи данных LIN)
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.
Особенности системы связи на базе шины CAN
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:
Варианты системы связи на базе шины CAN
В автомобилях находят применение три различные системы связи, выполненных из витых проводов:
При выходе из строя высокоскоростной шины CAN, связь с модулем управления силовым агрегатом (PCM) может отсутствовать и двигатель, как правило, невозможно запустить.
Протоколы (сообщения) CAN
Структуру протокола CAN можно пояснить на примере протокола передачи данных. Протокол передачи данных разбит на семь полей:
Регулирование по приоритетности
Если бы модули управления попытались отправить данные по шине одновременно, то это неминуемо привело бы к конфликту. Избежать этого позволяет следующая стратегия: каждый активный модуль управления начинает передачу, приоритетность каждого отдельного протокола CAN задается в поле состояния, полю состояния предшествует стартовый бит.
Завершается поле состояния стоповым битом. Пример на рисунке показывает, что первые три бита состояния отведены для определения приоритетности.
Протокол высокой приоритетности автоматически получает преимущество перед протоколом с более низкой приоритетностью. Когда модуль управления начинает передачу, он одновременно бит за битом отслеживает, что происходит на шине.
Если модуль посылает в поле идентификации доминантный бит (логическую «1»), но обнаруживает на шине рецессивный бит (логический «0»), то он понимает, что его сообщение уступает по важности другому сообщению, и прерывает передачу.
В сети связи на базе шины CAN рецессивный бит называется также более приоритетным, соответственно доминантный бит называется менее приоритетным.
В системе связи на базе шины CAN все абоненты подключены параллельно друг другу. Преимущество: при выходе из строя (отказе) одного абонента работоспособность всей остальной системы сохраняется. Если один из передающих модулей обнаруживает неисправность, он прерывает текущую передачу и передает сообщение об ошибке.
Такое сообщение состоит из последовательности шести доминантных битов и по приоритетности превосходит все остальные протоколы. После этого протокол может быть послан снова. У каждого абонента CAN имеется встроенный счетчик ошибок.
Его задача заключается в том, чтобы не допустить блокирования линии неисправным абонентом. Превышение максимально допустимого количества ошибок ведет к блокированию связи и записи кода неисправности (DTC).
Источники помех
Источниками помех на автомобиле являются узлы/системы, работа которых сопровождается искрообразованием или размыканием/замыканием электрических цепей. Другие источники помех – это устройства, излучающие электромагнитные волны, например – мобильные телефоны или радиопередатчики.
Такие источники помех могут нарушить или исказить передачу данных по шине CAN. Чтобы устранить влияние помех на передачу данных, два провода шины перевиваются между собой. Одновременно это позволяет устранить излучение шины, способное создать помехи работе других устройств.
В зависимости от скорости передачи данных оба открытых конца провода шины соединяются с помощью согласующих резисторов. За счет этого гасятся отражения, создающие помехи для связи. В качестве альтернативы согласующие резисторы могут быть встроены в модули управления.
Работа в шинной системе связи
Современные автомобили, как правило, оснащаются системами связи на базе разных шин, кроме того, применение могут находить системы связи с разной скоростью передачи данных например: шина HS-CAN и шина MS-CAN.
Непосредственное соединение этих двух шин между собой не представляется возможным, поэтому для передачи данных из одной сети в другую требуется дополнительное устройство, интерфейс, через который приборы смогли бы «общаться».
Такой интерфейс называют шлюзом (или межсетевым интерфейсом). Шлюз передает данные из одной сети в другую и этим делает возможной связь между модулями управления, входящими в состав разных сетей.
Особенности системы связи на базе шины LIN
Пример системы связи на базе шины LIN с GEM в качестве задающего устройства (Master):
Система связи на базе шины LIN состоит из одного LIN-Master (задающего устройства), одного или нескольких LIN-Slaves (подчиненных устройств) и провода шины.
В шине LIN не применяются нагрузочные резисторы. Площадь поперечного сечения провода составляет 0,35 мм². Экранизация для защиты от помех не требуется.
LIN-Master (задающее устройство)
LIN-Master (например, PCM или GEM) знает, в какой временной последовательности должны передаваться данные. По его запросу эти данные передаются соответствующими подчиненными устройствами LIN-Slaves (ультразвуковыми датчиками, блоком переключателей освещения, генератором и др.), после получения соответствующей команды от LIN-Master.
Кроме того, он выполняет следующие задачи: он контролирует передачу данных и скорость, с которой она осуществляется. В программном обеспечении задающего устройства LIN-Master задан цикл, определяющий, когда, как часто и какие именно сообщения должны пересылаться по шине LIN.
Он берет на себя функции преобразователя между модулями управления LIN, подключенными к локальной шине LIN и к шине CAN. Он выполняет диагностику подключенных подчиненных устройств LIN-Slaves.
Подчиненные устройства LIN-Slaves
Подчиненными устройствами LIN-Slaves могут быть: исполнительные механизмы/модули, например: модуль двери или приемный модуль дистанционного радиоуправления. Датчики, например: датчик освещенности/дождя, генератор.
Датчики LIN имеют встроенную электронную схему, которая анализирует и оценивает измеренные значения. Обработанные значения передаются в виде цифровых сигналов по шине LIN.
Исполнительные устройства / модули LIN представляют собой интеллектуальные электронные или электромагнитные узлы, которые получают задания в виде сигнала по шине LIN от задающего устройства LIN-Master.
Сигналы
Если по шине LIN не передается никакой протокол (никакое сообщение) или рецессивный бит, в ее проводе присутствует напряжение, примерно равное напряжению аккумулятора.
Сигнал – доминантный: для передачи доминантного бита по шине LIN, электронная схема передающего узла подает через трансивер на провод шины массу.
При проверке шины LIN на короткое замыкание, ее необходимо отключить от модулей, которые она соединяет.
Установленные допуски при приеме и передаче рецессивного и доминантного сигналов позволяют обеспечить стабильность передачи данных.
Для уверенного приема сигналов в условиях помех допуски на прием сделаны более широкими.
Протоколы (сообщения) LIN
Протокол LIN состоит из шапки и содержимого. Протокол с ответом подчиненного устройства: задающее устройство LIN-Master через идентификатор в шапке протокола требует от подчиненного устройства LIN-Slave передать информацию, например – данные о состоянии или измеренные значения. Содержимое протокола посылается подчиненным устройством LIN-Slave.
Протокол с командой от задающего устройства: задающее устройство LIN-Master через идентификатор в шапке протокола требует от соответствующих подчиненных устройств LIN-Slaves использовать данные следующего далее содержимого протокола. Протокол посылается задающим устройством LIN-Master.
Шапка протокола
Шапка протокола посылается задающим устройством LIN-Master циклически. В шапке можно выделить четыре поля:
Синхронизационная пауза имеет длину не менее 13 битов, причем – доминантных. Такая длина (13 битов) необходима для того, чтобы дать всем подсоединенным к подчиненным устройствам LIN-Slaves однозначный сигнал о начале протокола. Синхронизационная граница содержит не менее 1 бита (рецессивного).
Синхронизационное поле состоит из последовательности битов 0101010101. Эта последовательность призывает все подсоединенные подчиненные устройства LIN-Slaves настроиться на тактовую частоту задающего устройства LIN-Master (синхронизация). Синхронизация всех абонентов LIN крайне необходима для бесперебойного обмена данными.
При отсутствии синхронности принимающее устройство расставило бы биты сообщения не по своим местам и в передаче сообщения произошел бы сбой. Поле идентификатора состоит из 8 битов. Первые 6 битов сообщения содержат идентификационную метку протокола и информацию о количестве полей данных.
Два последних бита содержат контрольную сумму первых шести битов для обнаружения ошибок при передаче. Это необходимо для того, чтобы при некорректной передаче идентификатора воспрепятствовать идентификации неверного протокола.
Содержимое протокола/поле данных
1 Содержимое протокола (передающее устройство: задающее устройство LIN-Master или подчиненное устройство LIN-Slave)
Вслед за шапкой протокола следует собственно содержимое протокола. Содержимое протокола может состоять из 1–8 полей данных. Одно поле данных состоит из 10 битов. Каждое поле данных состоит из одного доминантного стартового бита, одного байта данных (8 бит) и одного рецессивного стопового бита.
Стартовый и стоповый биты служат для дополнительной синхронизации и, тем самым, для предотвращения ошибок при передаче.
OBD 2 разъем DLC
Разъем obd 2 сети связи автомобиля для компьютерной диагностики расположен под левой частью панели приборов, но некоторые производители автомобилей устанавливают его в самых непредсказуемых местах.
Если возникла необходимость сделать компьютерную диагностику автомобиля, для экономии времени, необходимо найти информацию по месторасположению разъема DLC.
Распиновка obd 2 разъема стандартная, но в зависимости от оснащения и диагностических возможностей соответствующего типа автомобиля, назначение некоторых штырей могут различаться в выполнении своих функций.
В таблице указаны возможные варианты назначения пинов стандартного диагностического разъема DLC.
В большинстве автомобилей, выпущенных до 2002 года, диагностический разъем уникальный и располагается в моторном отсеке. К оборудованию для компьютерной диагностике таких автомобилей прилагаются специальные переходники.
Управление и регулирование
Автомобиль уже невозможно представить без электронных блоков управления со своими датчиками и исполнительными устройствами.
Они произвели революцию в автомобильном мире – все важные функции автомобиля управляются или регулируются посредством компактных электронных блоков.
Применение шинной системы связи между электронными блоками свело применение проводов к минимуму, что облегчило поиск и устранение неисправностей в автомобиле.
Управление
При управлении воздействие на работу системы оказывается без обратной связи внутри системы. Пример: система EGR (рециркуляция отработавших газов) без датчика положения клапана EGR.
В PCM (модуль управления силовым агрегатом) сохранена характеристика для системы EGR, в примере 50%. Эта характеристика задает степень открытия клапана EGR, необходимую для рециркуляции определенного объема отработавших газов.
Электромагнитный клапан EGR активируется PCM в соответствии с этой характеристикой (50%). Информация о фактическом объеме рециркулируемых отработавших газов при этом отсутствует.
Регулирование
При регулировании воздействие на работу системы оказывается с обратной связью внутри системы, действующей в качестве корректировочного фактора. Для обеспечения обратной связи служит датчик встроенный в клапан EGR.
Сохраненная характеристика для клапана EGR в примере опять находится на значении 50%. Но датчик положения в клапане EGR сообщает только о значении 45% от объема отработавших газов. PCM сравнивает заданное значение 50% с фактическим значением 45% и вычисляет корректировочное значение.
Электромагнитный клапан EGR активируется с использованием вычисленного корректировочного значения (55%). Сообщение обратной связи датчика положения в клапане EGR показывает, что теперь рециркулирует требуемый объем отработавших газов (50%).
Проверка датчиков и исполнительных устройств
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.
Основы автоэлектрики
В экспериментах с коллекторным моторчиком и батарейкой можно заметить, что при частом попеременном включении и выключении электромотора частота вращения его ротора изменяется. То есть происходила регулировка скорости вращения путем периодического включения и отключения тока через моторчик.
Если изменять при этом время в подключенном состоянии и длину паузы между подключениями, можно регулировать скорость вращения мотора. Такой же эффект проявляется практически с любым потребителем электрического тока, имеющим определённую инерцию, т.е. способным запасать энергию.
Именно этот эффект положен в основу принципа Широтно-Импульсной Модуляции (ШИМ), также встречается английское сокращение – PWM (Pulse-Width Modulation). Широтно-Импульсная Модуляция – это способ кодирования аналогового сигнала путем изменения ширины (длительности) прямоугольных импульсов несущей частоты.
Сигналы PWM приобретают все большее значение, как при управлении исполнительными устройствами, так и в качестве выходного сигнала датчиков в системах автомобиля. Сигналы PWM являются сигналами прямоугольной формы с постоянной частотой, но с переменной продолжительностью включения.
Соотношение продолжительности включения и выключения называют скважностью. Скважность измеряется в процентах (%). Это означает, например, что при скважности 25% сигнал напряжения активен на 25%.
Зависимость напряжения от скважности ШИМ
На рисунке синим цветом представлены типичные графики ШИМ сигнала. Так как при ШИМ частота импульсов, а значит, и период (T), остаются неизменными, то при уменьшении ширины импульса (t) увеличивается пауза между импульсами (эпюра «Б» на рисунке) и наоборот: при расширении импульса пауза сужается (эпюра «В» на рисунке.).
Если сигнал ШИМ пропустить через фильтр низших частот, то уровень постоянного напряжения на выходе фильтра будет определяться скважностью импульсов ШИМ. Назначение фильтра – не пропускать несущую частоту ШИМ.
Сам фильтр может состоять из простейшей интегрирующей RC цепи, или же может отсутствовать вовсе, например, если оконечная нагрузка имеет достаточную инерцию. Таким образом, имея в расположении лишь два логических уровня, «единицу» и «ноль», можно получить любое промежуточное значение аналогового сигнала.
Омические сопротивления
Омическое сопротивление – это электрическое сопротивление, чье значение в идеальном случае не зависит от напряжения, силы тока и частоты.
При создании разного рода датчиков сопротивления используются для генерирования сигналов на основе падения напряжения (потенциометрическая схема).
Простейший потенциометр состоит из двух последовательно соединенных резисторов. Потенциометр — это электрическая схема и один из наиболее частых типов схем.
Сопротивления фиксированной величины
Собранные в потенциометрическую схему фиксированные сопротивления разной величины могут, например, выдавать входные сигналы падения напряжения модулю управления, передавая таким образом информацию о необходимых управляющих командах или текущих положениях рычага переключения, углах и т. п.
В частности, такая схема реализована для дистанционного радиоуправления. Здесь электронная управляющая система получает входные сигналы от схемы подключаемых кнопками различных сопротивлений.
Датчик положения со скользящим контактом
В датчике положения со скользящим контактом (также называемым потенциометром со скользящим контактом) скользящий контакт перемещается по дорожке с переменным сопротивлением.
Дорожка с переменным сопротивлением устроена таким образом, что она плавно меняет свое сопротивления по мере перемещения по ней от начальной до конечной точки. Через контактную дорожку к датчику подается опорное напряжение.
Контактная дорожка имеет на всем своем протяжении одинаковое низкоомное сопротивление. При задействовании скользящего контакта изменяется снимаемое значение сопротивления.
Пропорциональное ему изменяется падение напряжения на дорожке потенциометра, являющееся мерой текущего положения скользящего контакта. Примеры применения:
Сопротивление NTC (термистор)
В автомобильной технике часто используют датчики температуры на основе резистора NTC (отрицательный температурный коэффициент).
резистора NTC заключается в том, что при увеличении температуры его сопротивление уменьшается,
Датчики температуры NTC являются частью потенциометрической схемы, опорное напряжение которой обычно составляет 5 В. На резисторе NTC наблюдается определенное зависящее от температуры падение напряжения.
По этому напряжению соответствующий блок управления определяет температуру датчика. Примеры применения:
Сопротивление PTC (позистор)
В автомобильной технике резистор PTC (положительный температурный коэффициент) часто применяется в электрических нагревательных элементах. Свойство резистора PTC заключается в том, что при увеличении температуры его сопротивление увеличивается,
Чаще всего резистор PTC используется для ограничения температуры. При этом за счет характеристики резистора PTC сила проходящего через него тока регулируется (ограничивается) автоматически.
При низких температурах подача напряжения на резисторы PTC вызывает ток большой силы (из-за низкого сопротивления). При росте температуры сопротивление повышается, что уменьшает силу тока. Примеры применения:
Упругая мембрана с тензорезисторами
Для измерения давления в автомобильной технике часто используются микромеханические мембранные датчики с тензорезисторами.
Для генерации сигнала в датчике предусмотрен механический промежуточный элемент – мембрана, на которую с одной стороны действует давление, под влиянием которого она прогибается.
Под действием возникшего механического напряжения тензорезисторы на мембране меняют электрическое сопротивление. Они размещены на мембране таким образом, что сопротивление одной пары растет, а сопротивление другой пары падает.
Тензорезисторы соединены по мостовой схеме (мост Витстона). Встроенный в датчик электронный блок предварительной обработки изменяет сигнал в соответствии с требованиями системы.
Если все сопротивления, равны между собой, то, при любых значениях напряжения между точками А и В, токи через все резисторы по закону Ома будут равны между собой. Следовательно, напряжение между точками С и B будет равно нулю. Но если какое-либо сопротивление будет отличаться от трёх других, то между точками C и B появится разность потенциалов (напряжение).
Если же это сопротивление будет менять своё значение под воздействием какого-либо внешнего физического фактора (изменения температуры, светового потока извне и т. д.), то напряжение между точками C и B будет менять своё значение в соответствии с изменением параметров внешнего физического фактора.
Таким образом, внешний физический фактор является входным сигналом, а напряжение между точками C и B – выходным сигналом. Примеры применения:
Магниторезистивный эффект
Магниторезистивный эффект основан на изменении ориентации локальных магнитных полей в ферромагнитных материалах. Это означает, что он проявляется в материалах, обладающих собственной намагниченностью.
Магниторезистивный эффект базируется на зависимости электрического сопротивления от угла между электрическим током и направлением намагничивания ферромагнитного проводящего материала.
Носители заряда (электроны) за счет магнитного поля отклоняются от своего прямолинейного движения, что ведет к удлинению проводника. На практике, чтобы повлиять на направление намагничивания и, таким образом, на сопротивление, применяются две различных возможности:
Магниторезистивные датчики состоят из тончайшего, нанометрового магнито-чувствительного слоя со структурированными резистивными элементами, соединенными по мостовой схеме Витстона.
При изменении сопротивления изменяется отношение электрических напряжений на магниторезисторах.
Встроенный электронный блок предварительной обработки преобразует изменения напряжения в цифровой сигнал. Примеры применения:
Эффект Холла
При эффекте Холла в помещенном в магнитное поле проводнике, по которому проходит ток, возникает электрическое напряжение. Подача напряжения питания вызывает равномерно распределенный по всей поверхности пластинки Холла поток электронов. В результате образуется магнитное поле.
Из-за равномерного распространения потока электронов на обеих сторонах пластинки Холла возникает выравнивание потенциалов, т. е. разность потенциалов равна нулю. Если северный полюс магнитного поля пластинки Холла совпадает с северным полюсом поднесенного к ней постоянного магнита, то магнитное поле смещается от постоянного магнита.
В результате электроны (отрицательно заряженные частицы), приводимые в движение приложенным вдоль пластинки напряжением питания внезапно отклоняются перпендикулярно направлению тока, от постоянного магнита, (отталкивание потока электронов). В результате между боковыми сторонами пластинки Холла возникает разность потенциалов, т. е. напряжение Холла.
Если северный полюс магнитного поля пластинки Холла совпадает с южным полюсом поднесенного к ней постоянного магнита, то магнитное поле смещается к постоянному магниту. Здесь также за счет резкого отклонения потока электронов генерируется напряжение Холла.
Внимание: Воздействие на магнитное поле, например, импульсным колесом на железной основе приводит к одновременному изменению направления тока электронов. Напряжение Холла, как правило, очень невелико и находится в диапазоне мВ.
Его нужно соответствующим образом предварительно обработать, чтобы его можно было использовать в качестве прямоугольного сигнала для конечного пользователя (например: PCM (модуль управления силовым агрегатом)). Прямоугольный сигнал датчика Холла можно вывести на экран осциллографа. Примеры применения:
Индукция
Если электрический проводник движется поперек магнитных линий силового поля, в нем индуцируется напряжение. При этом в проводнике возникает индуцированная электродвижущая сила: свободные электроны перемещаются по проводнику в одном направлении.
В результате на противоположном конце проводника образуется большой недостаток электронов. Между концами проводника возникает напряжение, называемое индуцированным напряжением.
Направление индуцированного напряжения зависит от направления движения электрического проводника или магнитного поля и от направления магнитного поля. Примеры применения:
Пассивный датчик частоты вращения колеса
Внутри индуктивного датчика частоты вращения колеса находится постоянный магнит, окруженный катушкой. Датчик частоты вращения колеса закреплен так, что его торцевая сторона находится на определенном расстоянии от зубчатого диска датчика.
Частота и амплитуда сигнала изменяются в зависимости от увеличения или уменьшения частоты вращения колеса автомобиля.
Частота сигнала датчика служит считывающему блоку управления (в данном случае модуль ABS (антиблокировочной системы тормозов)) входным значением для расчета текущей частоты вращения.
Пьезоэлектрический эффект
В автомобилестроении пьеза технологии применяются в основном в датчиках: детонации, давления, ультразвука и ускорения, а также в исполнительных устройствах для открывания топливных форсунок (в некоторых дизельных двигателях) или предупредительных зуммерах.
Так называемый пьезоэлектрический эффект был впервые открыт на натуральных кристаллах. В настоящее время вместо кварцевых кристаллов используются пьезокерамические материалы с большим КПД. На практике различается прямой и косвенный пьезоэлектрический эффект.
Прямой пьезоэлектрический эффект используется в основном в датчиках. Косвенный (обратный) пьезоэлектрический эффект используется в основном в исполнительных устройствах.
Прямой пьезоэлектрический эффект
При деформации кварцевого кристалла под воздействием механических сил заряды внутри него смещаются / перераспределяются.
Обусловленное пьеза эффектом распределение зарядов (изменение напряжения) зависит от типа механической деформации: растяжения или сжатия.
На приведенных в действие электродах это распределение зарядов можно измерить как электрическое напряжение. В зависимости от типа механической деформации изменяется полярность. Примеры применения:
Емкость
Измерение емкости основано на свойствах конденсатора. Одно из физических свойств конденсатора заключается в том, что емкость конденсатора зависит, в том числе, от расстояния между его пластинами.
Расстояние между пластинами соответствует разности потенциалов между пластинами. Это свойство используется при измерении емкости.
Если пластины расположены относительно далеко друг от друга, то разность потенциалов между пластинами относительно небольшая. Если пластины сблизить, разность потенциалов увеличивается пропорционально.
Изменение разности потенциалов регистрируется и анализируется соответствующим блоком управления. Примеры применения:
Инфракрасное излучение
Инфракрасное излучение (также называемое тепловым излучением) является частью оптического излучения, т. е. частью электромагнитного спектра. Оно граничит с видимым излучением, и имеет большие длины волн.
Излучаемая энергия и распределение длин волн излучения зависят от температуры тела. Чем теплее тело, тем больше энергии в виде инфракрасного излучения оно отдает. Примеры применения:
Лазерное излучение
Лазерное излучение возникает при усилении света на атомарном уровне. В случае лазерного излучения речь идет о монохромном свете, состоящем из практически параллельных световых пучков. Вследствие этого возможно периодическое получение светового потока с высокой точностью пульсации.
Существуют различные принципы измерения дальности с помощью лазера. При измерении времени задержки импульса излучается временной световой импульс. Время задержки импульса является временным интервалом, который необходим световому импульсу для отраженного возвращения к своему источнику.
Измеряя время этой задержки, и используя величину скорости света, можно определить расстояние между источником и объектом. Примеры применения:
Ультразвук
За некоторый короткий промежуток времени ультразвуковой датчик попеременно работает в качестве источника и приемника. В этом цикле измерения ультразвуковой датчик излучает неслышные для человеческого слуха ультразвуковые волны определенной частоты (более 16 кГц).
Ультразвуковой датчик состоит из пьезоэлемента, на котором расположено конусообразное тело. Этот конус функционирует как диффузор, который передает колебания через отверстие наружу. Пьезоэлемент составлен из двух пьезопластин разного размера.
Когда ультразвуковой датчик действует в качестве передатчика, электрическая энергия преобразуется в механическую. При подаче соответствующего переменного напряжения пьезопластины начинают колебаться с высокой частотой и излучать соответствующие звуковые волны перпендикулярно относительно поверхности.
В качестве приемника ультразвука используются такие же элементы. Теперь механическая энергия преобразуется в электрическую. Приходящая звуковая волна вызывает колебания пьезопластин.
В результате генерируется электрическое напряжение. В электронном блоке предварительной обработки оба сигнала напряжения сравниваются друг с другом, чтобы, например, определить расстояние до препятствия. Примеры применения:
Оптоэлектронные элементы
Слово «оптоэлектроника» происходит от сочетания слов «оптика» и «электроника». Сюда относятся все электронные элементы и процессы, преобразующие электрическую энергию в свет или свет в электрическую энергию.
Оптоэлектронные элементы – это элементы, действующие в качестве интерфейса между электрическими и оптическими компонентами, или также устройства, содержащие такие элементы.
Одновременно сюда также относится преобразование электрической энергии в свет и наоборот на основе полупроводниковой техники. В датчиках применяются следующие элементы:
Примеры применения оптоэлектронных элементов в различных системах и узлах легкового автомобиля:
Оптоэлектронный датчик
Оптоэлектронные датчики — электронное устройство, изменяющее свои электрические характеристики (сопротивление в основном) при воздействие света.
Датчики, действующие по оптоэлектронному принципу, дистанционно улавливают изменение положения задающего ротора с помощью фотоэлемента. Задающим ротором может быть, например, диск с отверстиями (см. рисунок).
Отверстия по краю диска пропускают световые лучи, материал диска, напротив, прерывает луч светового затвора. Количество прерванных лучей является точным показателем пройденного расстояния. Примеры применения:
Принцип работы гальванических элементов
Гальванический элемент состоит из двух разных металлов, находящихся в растворе электролита. В растворе металлы могут образовывать ионы с разной интенсивностью и заряжаться с разной интенсивностью электронами. В результате между металлами возникает разность потенциалов.
Например, обычные лямбда-зонды работают по тому же принципу, что и гальванический элемент, за исключением того, что в них содержится не жидкий, а твердый электролит, а именно – диоксид циркония (ZrO2).
Начиная с 300 °C этот керамический электролит пропускает ионы кислорода, но не пропускает электроны. Примеры применения:
Радар
Слово «радар» относится к «радиообнаружению и дальнометрии». Используются электромагнитные волны микроволнового диапазона частотой около 10 Гигагерц. Излучаются направленные лучи и анализируются их отраженные сигналы.
Принцип измерений, относящихся к определению скорости объекта, базируется на так называемом эффекте Доплера, который исходит из того, что волна изменяет свою частоту в зависимости от того, происходит ли удаление от ее источника или приближение к нему.
Радар Доплера использует этот принцип, сравнивая частоту излучаемого импульса с частотой возвратившегося отраженного сигнала. Таким образом, исходя из изменения частоты, определяется скорость объекта, отразившего сигнал. Примеры применения:
Переключатели/клавиши
Включатели, выключатели или переключатели не являются датчиками в обычном смысле этого слова. Тем не менее, они имеют полное право быть причисленными к датчикам.
Путем коммутации массы или плюса они сообщают о давлении, механическом положении включения, упора или угла электронным системам управления, которые занимаются дальнейшей обработкой этих сигналов.
Кроме того, они используются как выключатели тепловой защиты. Примеры применения переключателей:
Выключатели с кодировкой напряжения
При кодировке напряжения управляющая команда дается посредством падения напряжения различных измерительных резисторов. В схему включены разные резисторы. При нажатии на клавишу на блок управления, в зависимости от резистора, передается соответствующий электрический сигнал.
На основании сигнала блок управления определяет, какая клавиша была нажата и с учетом всех необходимых параметров управляет соответствующей функцией системы.
В зависимости от варианта применения клавиши могут быть связаны с соответствующим блоком управления посредством смешанного или параллельного соединения. Примеры применения:
Геркон
Геркон бесконтактно реагирует на незначительное изменение тока или магнитного поля. В стеклянную трубку с вакуумом или инертным газом паяны, в зависимости от вида схемы, два или три контакта. Благодаря защищенности контактов срок службы геркона практически неограничен.
Герконы при срабатывании могут или размыкать, или замыкать контакты (соответственно нормально замкнутые и нормально разомкнутые герконы). Примеры применения:
Принцип работы 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.
На этом принципе построены все электродвигатели постоянного и переменного тока, и генераторы электрической энергии.
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:
Реле используются для включения больших токов, так как при помощи небольшого управляющего тока может быть включен большой рабочий ток. Примеры применения:
Реле может использоваться как отдельный (дискретный) элемент, так и быть интегрирован в модуль управления. При неисправности интегрированного реле – модуль управления подлежит замене.
Для исключения ошибки при диагностике рекомендуется проверять напряжение на выходе реле контрольной лампой мощностью не менее 21 ватт.
Электродвигатель
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
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).
Наиболее частой неисправностью электродвигателя постоянного тока является износ или заклинивание щеток.
Шаговый электродвигатель
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:
Косвенный пьезоэлектрический эффект
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:
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 обслуживания.
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:
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).
Стоимость диагностики автомобиля
В зависимости от региона страны и комплексным техническим оснащением автосервиса, стоимость диагностики автомобиля может различаться из-за разной цены нормо-часа ремонта. По техническому регламенту работ на проведение компьютерной диагностики отводятся 0,9 н/ч, независимо от бренда автомобиля.
Чтобы узнать, сколько стоит диагностика автомобиля, необходима информация о цене нормо-часа, которую по первому требованию клиента авто-сервисы обязаны предоставить.
На данный момент диагностика двигателя стоит от 800 до 1000 рублей. Один из вопросов, который задают клиенты: что входит в диагностику автомобиля? Многие, недобросовестные, мастера считывание кодов неисправностей (DTC), при электронной диагностике автомобиля, выдают за полную диагностику.
По регламенту на считывание кодов DTC мастеру отводятся 0,3 н/ч, тогда как полная компьютерная диагностика неполадок подразумевает проверку всех доступных параметров работы двигателя.
Все дополнительные проверки, замену неисправных элементов и цену мастер обязан согласовывать с клиентом во время проведения работ.
В случае обнаружения кодов DTC и/или отклонений от нормальных параметров работы проверяемых систем, проводят дополнительные проверки. Так, например: при распространенной ошибке P0171 – бедная смесь, потребуется проверка давления в топливной системе, на которую, по нормативам, отводятся 0,3 н/ч.
Цена на услугу диагностики двигателя возрастает при неисправности любого элемента или его электрических цепей, так как замена деталей, проверка и ремонт электрических цепей не входят в стоимость компьютерной диагностики.
Соответственно, увеличение количества необходимых дополнительных проверок и замена неисправных элементов будут влиять на конечную стоимость компьютерной диагностики авто.
Буквенное обозначение элементов
В таблице указано буквенное обозначение электрических элементов, систем управления автомобиля, физических величин и т. д. входящих в автодиагностику. Для проверки условного буквенного обозначения воспользуйтесь функцией поиска в таблице.
Заключение
Что такое компьютерная диагностика автомобиля – это сфера деятельности, в которой нет предела знаниям при обучении — наука и техника постоянно развиваются, и новые технологии внедряются в автомобили, но есть первые базовые знания, которые Вы сегодня получили, если внимательно прочитали эту статью.
История компьютерной диагностики двигателя началась задолго до появления электронных систем впрыска и контроля EOBD. Еще контактное зажигание с механическим реле-регулятором специалисты проверяли компьютерным стендом для диагностики двигателя, и по параметрам осциллограммы делались выводы о работе двигателя и поломок электрооборудования.
Если Вы дочитали до этого места, то обучение компьютерной автодиагностике Вам интересно. Подписывайтесь на рассылку, чтобы не забыть получить новую “порцию” специальных профессиональных знаний в области диагностирования авто и его систем. Если есть вопросы, задавайте их в комментариях.