Бортовая диагностика ( OBD ) — это термин, относящийся к самодиагностике и возможности отчетности транспортного средства. В Соединенных Штатах эта возможность является требованием для соответствия федеральным стандартам выбросов для обнаружения неисправностей, которые могут увеличить выбросы выхлопных газов транспортного средства более чем на 150% от стандарта, по которому оно было изначально сертифицировано. [1] [2]
Системы OBD предоставляют владельцу транспортного средства или специалисту по ремонту доступ к состоянию различных подсистем транспортного средства. Объем диагностической информации, доступной через OBD, значительно различался с момента ее внедрения в начале 1980-х годов в бортовых компьютерах транспортных средств. Ранние версии OBD просто включали контрольную лампу при обнаружении проблемы, но не предоставляли никакой информации о характере проблемы. Современные реализации OBD используют стандартизированный цифровой коммуникационный порт для предоставления данных в реальном времени и диагностических кодов неисправностей , которые позволяют быстро идентифицировать неисправности в транспортном средстве.
ALDL (Assembly Line Diagnostic Link) от GM иногда называют предшественником или фирменной версией производителя диагностики OBD-I, выпущенной в 1981 году. Этот интерфейс выпускался в разных вариантах и изменялся в зависимости от модулей управления силовой передачей (также известных как PCM, ECM, ECU). Различные версии имели небольшие различия в распиновке и скорости передачи данных. Более ранние версии использовали скорость 160 бод, в то время как более поздние версии увеличили ее до 8192 бод и использовали двунаправленную связь с PCM. [15] [16]
Нормативное намерение OBD-I состояло в том, чтобы побудить автопроизводителей разрабатывать надежные системы контроля выбросов , которые остаются эффективными в течение «срока полезного использования» транспортного средства. [17] Надежда была в том, что, принудительно введя ежегодные испытания выбросов для Калифорнии , начиная с 1988 года, [18] и отказав в регистрации транспортным средствам, которые не прошли, водители будут склонны покупать транспортные средства, которые с большей вероятностью пройдут испытание. OBD-I был в значительной степени неудачным, поскольку средства предоставления диагностической информации, касающейся выбросов, не были стандартизированы. Технические трудности с получением стандартизированной и надежной информации о выбросах от всех транспортных средств привели к невозможности эффективной реализации ежегодной программы испытаний. [19]
Диагностические коды неисправностей (DTC) автомобилей OBD-I обычно можно найти без дорогостоящего сканирующего прибора. Каждый производитель использовал свой собственный диагностический разъем (DLC), местоположение DLC, определения DTC и процедуру для считывания DTC с автомобиля. DTC автомобилей OBD-I часто считываются с помощью мигающих схем индикатора «Check Engine Light» (CEL) или «Service Engine Soon» (SES). При подключении определенных контактов диагностического разъема индикатор «Check Engine» будет мигать двузначным числом, соответствующим определенному состоянию ошибки. Однако DTC некоторых автомобилей OBD-I интерпретируются по-разному. Автомобили Cadillac с бензиновым впрыском топлива оснащены реальной бортовой диагностикой, предоставляющей коды неисправностей, тесты исполнительных механизмов и данные датчиков через новый цифровой дисплей электронного климат-контроля.
Удерживание нажатыми кнопок «Выкл.» и «Прогрев» в течение нескольких секунд активирует режим диагностики без необходимости использования внешнего сканирующего инструмента. Некоторые компьютеры двигателей Honda оснащены светодиодами , которые загораются в определенной последовательности для указания кода неисправности. General Motors, некоторые автомобили Ford 1989–1995 годов (DCL) и некоторые автомобили Toyota/Lexus 1989–1995 годов имеют доступный поток данных датчика в реальном времени; однако многие другие автомобили, оборудованные OBD-I, не имеют его. Автомобили OBD-I имеют меньше доступных кодов неисправности, чем автомобили, оборудованные OBD-II.
OBD 1.5 относится к частичной реализации OBD-II, которую General Motors использовала на некоторых автомобилях в 1994, 1995 и 1996 годах. (GM не использовала термин OBD 1.5 в документации для этих автомобилей — у них просто есть разделы OBD и OBD-II в руководстве по техническому обслуживанию.)
Например, Corvette 1994–1995 модельного года имеют один датчик кислорода после катализатора (хотя у них два каталитических нейтрализатора ) и имеют подмножество реализованных кодов OBD-II. [20]
Эта гибридная система присутствовала на автомобилях GM с кузовом B (Chevrolet Caprice, Impala и Buick Roadmaster) в 1994–1995 модельных годах, автомобилях с кузовом H в 1994–1995 годах, автомобилях с кузовом W (Buick Regal, Chevrolet Lumina (только в 1995 году), Chevrolet Monte Carlo (только в 1995 году), Pontiac Grand Prix, Oldsmobile Cutlass Supreme) в 1994–1995 годах, автомобилях с кузовом L (Chevrolet Beretta/Corsica) в 1994–1995 годах, Y-образном кузове (Chevrolet Corvette) в 1994–1995 годах, на кузове F (Chevrolet Camaro и Pontiac Firebird) в 1995 году и на кузовах J (Chevrolet Cavalier и Pontiac Sunfire) и N-образных кузовах (Buick Skylark, Oldsmobile Achieva, Pontiac Grand Am) в 1995 и 1996 годах, а также для поставленных в Северную Америку автомобилей Saab 1994–1995 годов с атмосферным двигателем 2.3.
Распиновка разъема ALDL на этих автомобилях следующая:
Для соединений ALDL контакт 9 — это поток данных, контакты 4 и 5 — это заземление, а контакт 16 — это напряжение батареи.
Для считывания кодов, генерируемых OBD 1.5, требуется сканирующий инструмент, совместимый с OBD 1.5.
Дополнительные диагностические и контрольные схемы, специфичные для транспортного средства, также доступны на этом разъеме. Например, на Corvette есть интерфейсы для потока последовательных данных класса 2 от PCM, диагностического терминала CCM, потока радиоданных, системы подушек безопасности, системы селективного управления ездой, системы предупреждения о низком давлении в шинах и пассивной системы бесключевого доступа. [21]
OBD 1.5 также используется в Ford Scorpio с 95 года. [22]
OBD-II — это улучшение по сравнению с OBD-I как по возможностям, так и по стандартизации. Стандарт OBD-II определяет тип диагностического разъема и его распиновку, доступные протоколы электрической сигнализации и формат сообщений. Он также предоставляет список кандидатов на параметры транспортного средства для мониторинга, а также способ кодирования данных для каждого из них. В разъеме есть штифт, который обеспечивает питание сканирующего прибора от аккумулятора транспортного средства, что устраняет необходимость отдельного подключения сканирующего прибора к источнику питания. Однако некоторые специалисты все равно могут подключать сканирующий прибор к вспомогательному источнику питания для защиты данных в необычном случае, когда транспортное средство испытывает потерю электропитания из-за неисправности. Наконец, стандарт OBD-II предоставляет расширяемый список кодов неисправностей. В результате этой стандартизации одно устройство может опрашивать бортовой компьютер(ы) любого транспортного средства. Этот OBD-II выпускался в двух моделях OBD-IIA и OBD-IIB. Стандартизация OBD-II была вызвана требованиями по выбросам, и хотя через него должны передаваться только коды и данные, связанные с выбросами, большинство производителей сделали разъем OBD-II Data Link единственным в автомобиле, через который диагностируются и программируются все системы. Диагностические коды неисправностей OBD-II состоят из 4 цифр, которым предшествует буква: P для силового агрегата (двигателя и трансмиссии), B для кузова, C для шасси и U для сети.
Спецификация OBD-II предусматривает стандартизированный аппаратный интерфейс — гнездовой 16-контактный (2x8) разъем J1962 , где тип A используется для 12-вольтовых автомобилей, а тип B — для 24-вольтовых. В отличие от разъема OBD-I, который иногда можно было найти под капотом автомобиля, разъем OBD-II должен находиться на расстоянии не более 2 футов (0,61 м) от рулевого колеса (если только производитель не подал заявку на исключение, в таком случае он все равно должен находиться в пределах досягаемости водителя).
SAE J1962 определяет распиновку разъема следующим образом:
Назначение неуказанных контактов остается на усмотрение производителя транспортного средства. [24]
Европейские правила бортовой диагностики (EOBD) являются европейским эквивалентом OBD-II и применяются ко всем легковым автомобилям категории M1 (с не более чем 8 пассажирскими местами и полной массой транспортного средства 2500 кг, 5500 фунтов или менее), впервые зарегистрированным в государствах-членах ЕС с 1 января 2001 года для автомобилей с бензиновым двигателем и с 1 января 2004 года для автомобилей с дизельным двигателем. [25]
Для новых моделей даты регулирования применялись на год раньше — 1 января 2000 года для бензиновых и 1 января 2003 года для дизельных.
Для легковых автомобилей с полной массой транспортного средства более 2500 кг и для легких коммерческих автомобилей даты регулирования применялись с 1 января 2002 года для бензиновых моделей и с 1 января 2007 года для дизельных моделей.
Техническая реализация EOBD по сути та же, что и OBD-II, с использованием того же диагностического разъема SAE J1962 и протоколов сигналов.
При использовании стандартов выбросов Евро V и Евро VI пороговые значения выбросов EOBD ниже, чем предыдущие стандарты Евро III и IV.
Каждый из кодов неисправностей EOBD состоит из пяти символов: буквы, за которой следуют четыре цифры. [26] Буква относится к опрашиваемой системе, например, Pxxxx будет относиться к системе трансмиссии. Следующий символ будет 0, если соответствует стандарту EOBD. Поэтому он должен выглядеть как P0xxx.
Следующий символ будет относиться к подсистеме.
Следующие два символа будут относиться к индивидуальной неисправности в каждой подсистеме. [27]
Термин «EOBD2» — это маркетинговый ход, используемый некоторыми производителями транспортных средств для обозначения специфических для производителя функций, которые на самом деле не являются частью стандарта OBD или EOBD. В этом случае «E» означает Enhanced (улучшенный).
JOBD — это версия OBD-II для автомобилей, продаваемых в Японии.
Стандарт ADR 79/01 (Vehicle Standard ( Australian Design Rule 79/01 – Emission Control for Light Vehicles) 2005) является австралийским эквивалентом OBD-II. Он применяется ко всем транспортным средствам категорий M1 и N1 с полной массой транспортного средства 3500 кг (7700 фунтов) или менее, зарегистрированным с нуля в Австралии и произведенным с 1 января 2006 года для автомобилей с бензиновым двигателем и с 1 января 2007 года для автомобилей с дизельным двигателем. [28]
Для новых моделей даты регулирования применялись на год раньше — 1 января 2005 года для бензина и 1 января 2006 года для дизельного топлива. Стандарт ADR 79/01 был дополнен стандартом ADR 79/02, который налагал более жесткие ограничения на выбросы, применимые ко всем транспортным средствам классов M1 и N1 с оценкой полной массы транспортного средства 3500 кг или менее, с 1 июля 2008 года для новых моделей, 1 июля 2010 года для всех моделей. [29]
Техническая реализация этого стандарта по сути та же, что и OBD-II, с использованием того же диагностического разъема SAE J1962 и протоколов сигналов.
В Северной Америке EMD и EMD+ являются бортовыми диагностическими системами, которые использовались на транспортных средствах с полной массой транспортного средства 14 000 фунтов (6400 кг) или более между модельными годами 2007 и 2012, если эти транспортные средства еще не реализовали OBD-II. EMD использовалась на транспортных средствах с выбросами в Калифорнии между модельными годами 2007 и 2009, которые еще не имели OBD-II. EMD требовалось контролировать подачу топлива, рециркуляцию отработавших газов, сажевый фильтр дизельного двигателя (на дизельных двигателях) и входы и выходы модуля управления силовой установкой, связанные с выбросами, для обеспечения непрерывности цепи, рациональности данных и функциональности выходов. EMD+ использовалась на транспортных средствах с бензиновым двигателем California и Federal модельных годов 2010-2012 с полной массой транспортного средства более 14 000 фунтов (6400 кг), она добавляла возможность контролировать производительность катализатора оксида азота. EMD и EMD+ аналогичны OBD-I по логике, но используют тот же разъем данных SAE J1962 и шину CAN, что и системы OBD-II. [8]
Интерфейс OBD-II допускает пять протоколов сигнализации. Большинство автомобилей реализуют только один из протоколов. Часто можно определить используемый протокол на основе того, какие контакты присутствуют на разъеме J1962: [30]
Все распиновки OBD-II используют один и тот же разъем, но используются разные контакты, за исключением контакта 4 (заземление аккумулятора) и контакта 16 (положительный полюс аккумулятора).
OBD-II обеспечивает доступ к данным из блока управления двигателем (ECU) и предлагает ценный источник информации при устранении неполадок внутри автомобиля. Стандарт SAE J1979 определяет метод запроса различных диагностических данных и список стандартных параметров, которые могут быть доступны из ECU. Различные доступные параметры адресуются «идентификационными номерами параметров» или PID , которые определены в J1979. Список основных PID, их определения и формулу для преобразования необработанных выходных данных OBD-II в значимые диагностические единицы см. в разделе OBD-II PID . Производители не обязаны внедрять все PID, перечисленные в J1979, и им разрешено включать собственные PID, которые не перечислены. Система запроса и извлечения данных PID предоставляет доступ к данным о производительности в реальном времени, а также к отмеченным кодам неисправностей. Список общих кодов неисправностей OBD-II, предложенных SAE, см. в разделе Таблица кодов OBD-II . Отдельные производители часто дополняют набор кодов OBD-II дополнительными собственными кодами неисправностей.
Ниже приведено базовое введение в протокол связи OBD в соответствии со стандартом ISO 15031. В SAE J1979 эти «режимы» были переименованы в «службы», начиная с 2003 года.
$01
показывает текущие данные датчика в реальном времени из PID («Parameter IDs»). См. OBD-II PIDs#Service_01 для подробного списка.$02
делает данные Freeze Frame доступными через те же PID. [33] См . список OBD-II PID#Service_02 .$03
перечисляет сохраненные "подтвержденные" диагностические коды неисправностей, связанные с выбросами. Он либо отображает числовые, 4-значные коды, идентифицирующие неисправности, либо сопоставляет их с буквой (P, B, U, C) плюс 4 цифры. См. #OBD-II_diagnostic_trouble_codes.$04
используется для очистки диагностической информации, связанной с выбросами. Это включает очистку сохраненных ожидающих/подтвержденных кодов неисправностей и данных Freeze Frame. [34]$05
отображает экран монитора датчика кислорода и результаты теста, собранные о датчике кислорода. Для диагностики доступно десять номеров:$01
Пороговое напряжение датчика O2 «богатая-бедная»$02
Пороговое напряжение датчика O2 «бедная-богатая»$03
Низкий порог напряжения датчика для измерения времени переключения$04
Высокий порог напряжения датчика для измерения времени переключения$05
Время переключения с богатого на обедненный в мс$06
Время переключения Lean-to-Rich в мс$07
Минимальное напряжение для теста$08
Максимальное напряжение для теста$09
Время между переходами напряжения в мс$06
— это запрос результатов теста бортового мониторинга для непрерывно и непостоянно контролируемой системы. Обычно для каждого непостоянного монитора есть минимальное значение, максимальное значение и текущее значение.$07
— это запрос на диагностические коды неисправностей, связанных с выбросами, обнаруженные во время текущего или последнего завершенного цикла вождения. Он позволяет внешнему испытательному оборудованию получать «ожидающие» диагностические коды неисправностей, обнаруженные во время текущего или последнего завершенного цикла вождения для компонентов/систем, связанных с выбросами. Это используется специалистами по обслуживанию после ремонта автомобиля и после очистки диагностической информации для просмотра результатов теста после одного цикла вождения, чтобы определить, устранил ли ремонт проблему. См. #OBD-II_diagnostic_trouble_codes.$08
может позволить внешнему испытательному устройству управлять работой бортовой системы, теста или компонента.$09
используется для получения информации о транспортном средстве. Среди прочего доступна следующая информация:$0A
перечислены «постоянные» диагностические коды неисправностей, связанные с выбросами. Согласно CARB, любые диагностические коды неисправностей, которые вызывают включение MIL и сохраняются в энергонезависимой памяти, должны регистрироваться как постоянный код неисправности. См. #OBD-II_diagnostic_trouble_codes.Доступны различные инструменты, которые подключаются к разъему OBD для доступа к функциям OBD. Они варьируются от простых универсальных инструментов потребительского уровня до высокотехнологичных инструментов OEM- дилеров и телематических устройств для транспортных средств.
Доступен ряд надежных ручных сканирующих инструментов.
Приложения для мобильных устройств позволяют мобильным устройствам, таким как мобильные телефоны и планшеты, отображать и обрабатывать данные OBD-II, доступные через кабели USB- адаптера или адаптеры Bluetooth, подключенные к разъему OBD II автомобиля. Новые устройства на рынке оснащены датчиками GPS и возможностью передачи данных о местоположении и диагностике транспортного средства по сотовой сети. Современные устройства OBD-II, таким образом, в настоящее время могут использоваться, например, для определения местоположения транспортных средств, контроля поведения вождения в дополнение к считыванию диагностических кодов неисправностей (DTC). Даже более продвинутые устройства позволяют пользователям сбрасывать коды DTC двигателя, эффективно отключая индикаторы двигателя на приборной панели; однако сброс кодов не решает основных проблем и может в худшем случае даже привести к поломке двигателя, когда исходная проблема серьезна и остается без внимания в течение длительного времени. [36] [37]
Пакет программного обеспечения OBD-II, установленный на компьютере ( Windows , Mac или Linux ), может помочь в диагностике бортовой системы, считывании и удалении кодов неисправностей, отключении контрольной лампы неисправности, отображении данных в реальном времени и измерении расхода топлива транспортного средства. [38]
Для использования программного обеспечения OBD-II необходимо иметь адаптер OBD-II (обычно использующий Bluetooth , Wi-Fi или USB ) [39], подключенный к порту OBD-II, чтобы транспортное средство могло подключиться к компьютеру, на котором установлено программное обеспечение. [40]
Инструмент анализа OBD на базе ПК, который преобразует сигналы OBD-II в последовательные данные (USB или последовательный порт) стандарта для ПК или Mac. Затем программное обеспечение декодирует полученные данные для визуального отображения. Многие популярные интерфейсы основаны на ELM327 или STN [41] OBD Interpreter ICs, оба из которых считывают все пять общих протоколов OBD-II. Некоторые адаптеры теперь используют J2534 API, что позволяет им получать доступ к протоколам OBD-II как для легковых, так и для грузовых автомобилей.
Помимо функций ручного сканирующего инструмента, инструменты на базе ПК обычно предлагают:
Степень, в которой компьютерный инструмент может получить доступ к диагностике ЭБУ производителя или конкретного транспортного средства, различается в зависимости от программных продуктов [42] , как и в случае с ручными сканерами.
Регистраторы данных предназначены для сбора данных о транспортном средстве во время его нормальной эксплуатации для последующего анализа.
Использование регистрации данных включает в себя:
Анализ данных черного ящика транспортного средства может выполняться периодически, автоматически передаваться по беспроводной связи третьей стороне или извлекаться для судебно-медицинского анализа после события, например, аварии, нарушения правил дорожного движения или механической неисправности.
В Соединенных Штатах многие штаты теперь используют тестирование OBD-II вместо тестирования выхлопной трубы в автомобилях, соответствующих OBD-II (1996 и новее). Поскольку OBD-II хранит коды неисправностей для оборудования по выбросам, испытательный компьютер может запрашивать бортовой компьютер автомобиля и проверять, нет ли кодов неисправностей, связанных с выбросами, и что автомобиль соответствует стандартам выбросов для модельного года, в котором он был произведен.
В Нидерландах автомобили 2006 года выпуска и более поздние проходят ежегодную проверку выбросов EOBD. [46]
Дополнительные приборы для водителя — это приборы, установленные в транспортном средстве в дополнение к тем, которые поставляются производителем транспортного средства, и предназначенные для отображения водителю во время нормальной эксплуатации. Это отличается от сканеров, используемых в основном для активной диагностики неисправностей, настройки или скрытой регистрации данных.
Автолюбители традиционно устанавливают дополнительные датчики, такие как датчики вакуума в коллекторе, тока аккумулятора и т. д. Стандартный интерфейс OBD позволил новому поколению приборов для автолюбителей получить доступ ко всему спектру данных об автомобиле, используемых для диагностики, а также к производным данным, таким как мгновенная экономия топлива.
Приборы могут иметь форму специализированных путевых компьютеров , [47] автомобильных компьютеров или интерфейсов для КПК , [48] смартфонов или навигационного устройства Garmin .
Поскольку автомобильный компьютер по сути является ПК, на него может быть загружено то же программное обеспечение, что и для сканирующих инструментов на базе ПК, и наоборот, поэтому различие заключается только в причине использования программного обеспечения.
Эти системы для энтузиастов также могут включать некоторые функции, аналогичные другим инструментам сканирования.
Информация OBD II обычно используется устройствами телематики транспортных средств, которые отслеживают состояние автопарка, контролируют топливную экономичность, предотвращают небезопасное вождение, а также для удаленной диагностики и страхования с оплатой по факту вождения.
Хотя изначально они не предназначались для вышеуказанных целей, обычно поддерживаемые данные OBD II, такие как скорость транспортного средства, обороты двигателя и уровень топлива, позволяют устройствам слежения за автопарком на основе GPS отслеживать время простоя транспортного средства, превышение скорости и превышение оборотов. Отслеживая коды неисправностей OBD II, компания может немедленно узнать, есть ли у одного из ее транспортных средств проблема с двигателем, и интерпретировать код как характер проблемы. Его можно использовать для обнаружения безрассудного вождения в режиме реального времени на основе данных датчиков, предоставленных через порт OBD. [49] Это обнаружение выполняется путем добавления сложного процессора событий (CEP) к бэкэнду и на интерфейсе клиента. OBD II также отслеживается для блокировки мобильных телефонов во время вождения и для записи данных о поездке в целях страхования. [50]
Диагностические коды неисправностей OBD-II ( DTC ) [51] [52] состоят из пяти символов, первая буква которых указывает на категорию, а остальные четыре представляют собой шестнадцатеричное число. [53]
Первый символ, представляющий категорию, может быть только одной из следующих четырех букв, приведенных здесь с соответствующими им значениями. (Это ограничение по количеству обусловлено тем, что для указания категории при хранении и передаче кодов DTC используется только два бита памяти). [53]
Второй символ — число в диапазоне от 0 до 3. (Это ограничение снова связано с ограничениями памяти). [53]
Третий символ может обозначать конкретную систему транспортного средства, к которой относится неисправность. [51]
Наконец, четвертый и пятый символы определяют точную обнаруженную проблему.
Исследователи из Вашингтонского университета и Калифорнийского университета изучили безопасность OBD и обнаружили, что они смогли получить контроль над многими компонентами автомобиля через интерфейс. Кроме того, они смогли загрузить новую прошивку в блоки управления двигателем . Их вывод заключается в том, что встроенные системы автомобиля не разрабатываются с учетом безопасности. [54] [55] [56]
Были сообщения о ворах, использующих специальные устройства для перепрограммирования OBD, чтобы иметь возможность угонять автомобили без использования ключа. [57] Основные причины этой уязвимости кроются в тенденции производителей транспортных средств расширять шину для целей, отличных от тех, для которых она была разработана, а также в отсутствии аутентификации и авторизации в спецификациях OBD, которые вместо этого в значительной степени полагаются на безопасность через неизвестность . [58]
{{cite magazine}}
: Cite журнал требует |magazine=
( помощь ){{cite book}}
: CS1 maint: дата и год ( ссылка )