Устройство и работа компонентов системы управления двигателем

1. Краткое описание

Калифорнийский совет по воздушным ресурсам (CARB) разработал первые требования к бортовой системе диагностики (OBD) автомобилей, продаваемых в Калифорнии, начиная с моделей, выпущенных в 1988 году. На первом этапе бортовая система диагностики OBD-I должна была отслеживать состояние системы измерения расхода топлива, системы рециркуляции отработавших газов (EGR) и дополнительных компонентов, регулирующих токсичность выбросов. Для оповещения водителя о сбое системы контроля выбросов и необходимости ее ремонта используется контрольная лампа неисправности (MIL). С контрольной лампой неисправности связан специальный код неисправности (DTC), используемый для локализации неисправности.

Система OBD была предложена советом CARB как средство борьбы с загрязнением воздуха путем выявления автомобилей, не соответствующих стандартам по токсичности выбросов. Выход в США Федерального закона о контроле над загрязнением воздуха (1990 год) побудил Управление охраны окружающей среды США (EPA) разработать собственные требования к бортовой системе диагностики. Нормы OBD-II совета CARB были разработаны к 1999 году с учетом требований федерального законодательства.

Система OBD-II отслеживает работу системы контроля выбросов, контролируя соблюдение установленной правительством нормы выбросов. Когда какая-либо система или компонент превышает норму выбросов или начинает работать вне допустимого диапазона, сохраняется код DTC и загорается контрольная лампа неисправности.

Работой системы самодиагностики OBD-II управляет программа, заложенная в память электронного блока управления двигателем (ЭБУД) или блока управления силовым агрегатом (PCM). Эта программа выполняет все функции контроля и взаимодействия, регистрирует коды неисправности и данные «стоп-кадра», управляет контрольной лампой неисправности и интерфейсом сканера.

В данных «стоп-кадра» содержатся сведения о состоянии двигателя, топливной системы, системы зажигания, скорости вращения коленчатого вала, нагрузке и температуре на момент выявления первого отказа. Ранее сохраненные данные «стоп-кадра» замещаются лишь при выявлении неисправности топливной системы или пропуска зажигания. Эти данные можно считать с помощи сканера. Они помогают в ремонте автомобиля.

Центром системы OBD-II является микропроцессор, так называемый «электронный блок управления двигателем» (ЭБУД) или «блок управления силовым агрегатом» (PCM).

Блок ЭБУД или PCM принимает сигналы от датчиков и других электронных компонентов (переключателей, реле и пр.). Эти данные обрабатываются программой, заложенной в память блока. Затем блок ЭБУД или PCM подает управляющие сигналы на различные реле, электромагнитные клапаны и прочие исполнительные механизмы.

2. Конфигурация оборудования и используемые термины

1) GST (стандартный сканер)

2) MIL (контрольная лампа неисправности) – управляется транзистором

Контрольная лампа неисправности (MIL) подключена между выводом индикатора неисправности (MIL) блока выводов ЭБУД или PCM и питанием от АКБ (усилитель с открытым коллектором).

Как правило, контрольная лампа неисправности устанавливается на панели приборов автомобиля. Усилитель контрольной лампы неисправности защищен от повреждения коротким замыканием.

Лампа, мощность которых значительно превышает общую мощность лампы MIL и лампы в тестере, могут привести к индикации неисправности.

? Когда зажигание включено и обороты двигателя меньше минимального значения, контрольная лампа неисправности загорается, указывая водителю на желательность проверки.

3) Включение контрольной лампы неисправности (MIL)

Если во время первой поездки блок ЭБУД или PCM выявит неисправность, связанную с превышением уровня выбросов, в данных «стоп-кадра» будет зафиксирован код неисправности и сведения о состоянии двигателя. Контрольная лампа неисправности загорается лишь в случае, когда блок ЭБУД или PCM выявляет неисправность, связанную с одним и тем же кодом неисправности, во время двух поездок подряд.

4) Выключение контрольной лампы неисправности (MIL)

● Неисправность топливной системы и пропуск зажигания

В случае неисправности топливной системы или пропуска зажигания контрольная лампа неисправности гаснет в случае, когда эта неисправность не выявлена в течение трех поездок подряд (при этом условия этих поездок должны быть схожи с условиями поездок, в течение которых была выявлена неисправность).

● Прочие неисправности

В случае любой другой неисправности контрольная лампа неисправности гаснет в случае, когда эта неисправность не выявлена в течение трех поездок подряд (при этом не должны быть выявлены другие неисправности, при регистрации которых загорается контрольная лампа неисправности).

5) Удаление кода неисправности

Система диагностики может удалить код неисправности. Для этого необходимо, чтобы эта неисправность не была выявлена в течение хотя бы 40 циклов прогрева двигателя и чтобы контрольная лампа неисправности не горела в связи с этим кодом неисправности.

6) Линия связи CAN

7) Цикл поездки

Одна поездка – это промежуток времени между пуском и отключением двигателя.

8) Цикл прогрева

Цикл прогрева двигателя – это время работы двигателя, в течение которого охлаждающая жидкость двигателя нагревается хотя бы на 40 °F с момента пуска двигателя и достигает температуры хотя бы 160 °F.

9) Поездка

Поездка подразумевает эксплуатацию автомобиля после пуска двигателя, длительность и режим которой таковы, что диагностическая система успевает проверить состояние всех систем и компонентов (кроме проверок эффективности каталитического нейтрализатора и работы системы снижения токсичности испаряющихся отработавших газов, которые выполняются при движении с равномерной скоростью); при этом заданные изготовителем условия проверки систем в процессе поездки должны быть соблюдены хотя бы один раз во время первого этапа цикла FTP после пуска двигателя.

10) Формат кода неисправности

Буква, с которой начинается код неисправности, обозначает функцию отказавшего устройства. «P» – компонент силового агрегата, «C» – компонент шасси. «B» – компонент кузова, «U» – неисправность сети или линии связи. Первая цифра указывает, является ли код обычным (характерен для всех изготовителем) или специфическим (относится к конкретному изготовителю). «0» и «2» – обычный код, «1» – специфический (по производителю). Вторая цифра (от «1» до «7») указывает на систему, в которой возникла неисправность.

Ниже дано соответствие цифр и систем.

Последние две цифры кода DTC указывают на компонент или часть системы, где выявлена неисправность.

11) Данные «стоп-кадра»

При регистрации кода неисправности, связанного с превышением уровня выбросов, блок ЭБУД или PCM сохраняет данные «стоп-кадра» (различные сведения о состоянии автомобиля на момент возникновения неисправности). При ремонте автомобиля номер кода неисправности и эти сведения используются для локализации неисправности. Данные «стоп-кадра», сохраненные при первой регистрации кода неисправности, сохраняются в памяти даже при повторном (во время следующей поездки) возникновении неисправности, когда загорается контрольная лампа неисправности.

3. Проверка готовности системы OBD-II

1) Контроль эффективности работы каталитического нейтрализатора

Система контроля эффективности работы каталитического нейтрализатора – это программа самодиагностики, заложенная в блок ЭБУД или PCM и использующая сигнал подогреваемого датчика кислорода (HO2S), установленного ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. Она выявляет падение эффективности работы каталитического нейтрализатора (контроль токсичности отработавших газов) ниже минимального уровня.

2) Выявление пропуска зажигания

Пропуск зажигания – это нарушение сгорания топлива в цилиндре из-за отсутствия искры, слишком бедной топливной смеси или недостаточной степени сжатия. Сгорание топлива вне цилиндра или с нарушением момента поджига также считается пропуском зажигания. Система выявления пропуска зажигания выявляет пропуски зажигания, связанные с нарушением подачи топлива, искры или механическими причинами. При срабатывании системы загорается контрольная лампа неисправности. Задача системы – предотвратить необратимое повреждение каталитического нейтрализатора и уведомить водителя о чрезмерной токсичности отработавших газов или отказе обслуживания. При выявлении пропуска зажигания регистрируются данные «стоп-кадра». Эти данные содержат сведения об эксплуатационном состоянии автомобиля на момент выявления неисправности.

3) Контроль топливной системы

Система контроля работы топливной системы – это программа самодиагностики, заложенная в блок ЭБУД или PCM и контролирующая подачу топлива с использованием адаптивной таблицы. Система контроля работы топливной системы использует адаптивную таблицу подачи топлива для компенсации изменения рабочих параметров компонентов топливной системы, возникающих в связи с износом и старением. Если в процессе нормальной эксплуатации автомобиля подаваемая в цилиндры топливная смесь становится слишком обедненной или обогащенной, применяется таблица коррекции подачи топлива, в результате насыщенность топливной смеси нормализуется.

4) Контроль системы охлаждения двигателя

Система контроля работы системы охлаждения двигателя – это программа самодиагностики, заложенная в блок ЭБУД или PCM и контролирующая состояние датчика температуры охлаждающей жидкости (ECTS) и термостата (целостность их цепей, соответствие выходного сигнала допустимому диапазону, отсутствие отказов).

5) Контроль датчика кислорода

Система OBD-II должна контролировать состояние подогреваемого датчика кислорода, расположенного перед каталитическим нейтрализатором, и выявлять соответствие его сигнала допустимому диапазону. Дополнительный подогреваемый датчик кислорода расположен за трехходовым каталитическим нейтрализатором (WU-TWC), используемым в период прогрева двигателя. Этот датчик определяет эффективность работы каталитического нейтрализатора.

Несмотря на то, что этот подогреваемый датчик кислорода по типу идентичен датчику, используемому в топливной системе, принципы их работы различаются. Выполняется контроль выходного сигнала напряжения подогреваемого датчика кислорода, расположенного за каталитическим нейтрализатором. Значение сигнала напряжения сравнивается с откалиброванным допустимым диапазоном.

6) Контроль системы снижения токсичности испаряющихся отработавших газов (EVAP)

Система контроля работы системы EVAP – это программа самодиагностики, заложенная в блок ЭБУД или PCM и контролирующая целостность контуров данной системы. Выявляются утечки, суммарный объем которых равен или превышает расход через отверстие диаметром 0,040 и 0,020 дюйма.

7) Контроль системы кондиционирования

Система контроля работы системы кондиционирования – это программа самодиагностики, заложенная в блок ЭБУД или PCM и выявляющая неисправности любых компонентов системы кондиционирования во время работы этой системы.

8) Всеобъемлющий контроль компонентов

Система всеобъемлющего контроля компонентов – это программа самодиагностики, заложенная в блок ЭБУД или PCM и выявляющая неисправности любых компонентов и систем силового агрегата. Результат работы программы возвращается в блок ЭБУД или PCM и, возможно, на вход других программ контроля системы OBD-II.

9) Контроль компонентов системы кондиционирования

Требование:

Если программа контроля работы двигателя отключает программы контроля зажигания и (или) подачи топлива на холостом ходу при включении системы кондиционирования, система OBD II должна выявлять отказы всех электронных компонентов системы кондиционирования, способные предотвратить отключение этих программ контроля при включении системы кондиционирования либо вызвать их отключение при отключении системы кондиционирования.

Кроме того, система OBD II должна отслеживать работоспособность всех электронных компонентов системы кондиционирования, используемых программами диагностики любой другой системы или компонента.

План реализации

Отсутствуют программы контроля работы двигателя, отключающие программы контроля зажигания и (или) подачи топлива на холостом ходу при включении системы кондиционирования Сведения об отказе компонентов системы кондиционирования не используются программами диагностики других систем и компонентов.