System OBD - transfer danych, kody błędów, podłączenie [cz.2]

W nowych pojazdach jest coraz więcej elektroniki. Z jednej strony są to kolejne elementy, które mogą się zepsuć, a z drugiej ich zastosowanie ma znaczący wpływ na przykład na diagnostykę pokładową (system OBD), umożliwiającą wczesne wykrycie awarii.

Jednym z podstawowych pojęć systemu OBD jest monitor diagnostyczny. Według definicji jest to procedura diagnostyczna zmierzająca do wykrycia uszkodzenia elementu lub układu wpływającego na emisję z układu wylotowego lub zasilania.

Istotne jest, że każdy zaimplementowany monitor odpowiada tylko jednemu układowi lub elementowi wpływającemu na emisję. W związku z tym ich liczba jest zależna od rodzaju jednostki napędowej i stopnia skomplikowania jej budowy. Na poniższym rysunku przedstawiono klasyfikację monitorów (monitory bezwarunkowe, czyli ciągłe, oraz warunkowe, inaczej zwane nieciągłymi), które są konieczne według norm OBD II i EOBD.

Monitory ciągłe odpowiadają za sprawdzanie pracy tych elementów i podzespołów, które mogą być kontrolowane na bieżąco, niezależnie od warunków jazdy. Ich testowanie może być uruchamiane i wyłączane niezależnie od pracy innych monitorów.

Monitory nieciągłe są stosowane w elementach bądź podzespołach, które wymagają uzyskania odpowiedzi od innych monitorów, aby zebrać wszystkie niezbędne informacje co wpływa na dłuższy czas reakcji. Wtedy dopiero może zostać stwierdzone, czy doszło do awarii.

Nie wszystkie monitory charakteryzują się ciągłą pracą. Jest ona zależna od pracy silnika. Ich włączanie jest ustalane przez producenta marki. Normy: amerykańska i europejska narzucają wymagania odnośnie do panujących warunków i określają, że powinny się one pojawić przynajmniej raz w znormalizowanym cyklu jezdnym (cykl FTP).

Wynikiem realizowanego toku diagnostycznego są kody błędów, jeżeli występuje awaria. Kody te nie zostaną skasowane po ponownym włączeniu jednostki napędowej. Zapisywane są w komputerze, a ich usunięcie jest możliwe za pośrednictwem specjalistycznego sprzętu diagnostycznego bądź oprogramowania.

System OBD II przekazuje informacje o wynikach procedur diagnostycznych bezpośrednio i przez cały czas użytkowania pojazdu. Przekazywane dane są znormalizowane i zapisane w obecnie obowiązujących standardach międzynarodowych.

W pojazdach rozróżniamy trzy klasy komunikacji (klasa A, B i C). Charakteryzują się one różnymi właściwościami i prędkościami transmisji danych.

Komunikacja klasy A jest to taki system, którego wiązka elektryczna może być zastąpiona przez jedną linię transmisyjną obsługującą wiele urządzeń.

Komunikacja klasy B jest to system przekazywania danych cyfrowo. Przesył danych występuje pomiędzy sterownikami a ich elementami. Są również spełniane założenia komunikacji klasy A.

Komunikacja klasy C jest to system umożliwiający przesyłanie danych przez magistralę danych cyfrowych. Reprezentują one sygnały generowane przez układy/elementy pracujące w czasie rzeczywistym. Można do nich zaliczyć na przykład ABS czy układ napędowy. Klasa C spełnia założenia komunikacyjne klasy A i B.

Wprowadzenie do pojazdów szeregowej transmisji danych pozwoliło zmniejszyć liczbę awarii wywołanych wadliwymi połączeniami między elementami. Klasa B jest obecnie najczęściej stosowanym układem komunikacji. Według ustalonych standardów nazywana jest magistralą J1850. Przede wszystkim wykorzystywana jest do łączenia elementów, które wymagają pomiarów i sterowania ciągłego w czasie rzeczywistym.

Klasy komunikacji danych akceptowane przez SAE:

Zarejestrowane kody błędów wyświetlane są w postaci oznaczenia, na przykład P03 04. Na początku kodu zawsze znajduje się litera. Umożliwia to identyfikację układu, w którym wystąpił błąd. Kolejne pozycje to cztery cyfry. Każda z nich odpowiada za przekazanie odpowiednich informacji. Pierwsza określa, czy kod usterki jest określony w normach SAE albo czy jest z grupy informacji rozszerzonych, określanych przez producenta pojazdu. Druga cyfra precyzuje układ, w którym doszło do nieprawidłowego działania układu. Dwa kolejne znaki są odczytywane jako para liczb. Określają one jeszcze dokładniej lokalizację i rodzaj powstałej usterki.

Parametrem diagnostycznym określanym w normach SAE i ISO jest każda wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu napędowego, wartości nastaw i sygnałów sterujących, stan samego OBD II oraz dane identyfikujące pojazd i oprogramowanie. Rozróżnia się kilka trybów pracy układu. Poniższy rysunek przedstawia tryby pracy systemu OBD II. Rozróżnia się tryby podstawowe (od $01 do $09) oraz rozszerzone (od $09). Informacje podstawowe są znormalizowane i określone w odpowiednich normach. Są one związane z parametrami emisji substancji szkodliwych badanego samochodu.

Informacje dodatkowe są sprecyzowane przez producentów danej marki. Ich przekazywanie odbywa się w inny sposób niż w przypadku informacji podstawowych. Jak zostało wyżej wspomniane, rozróżniamy wiele trybów pracy. Poniżej wyszczególnione są tryby pracy dla informacji podstawowych:

• tryb $01 – bieżące wartości parametrów układu napędowego oraz informacje systemowe;

• tryb $02 – informacje ramki zamrożonej (zamrożone informacje w momencie wystąpienia awarii);

• tryb $03 – kody błędów;

• tryb $04 – kasowanie informacji diagnostycznej;

• tryb $05 – żądanie wyników testu monitora czujnika tlenu;

• tryb $06 – rezultaty wykonania testów monitorów nieciągłych;

• tryb $07 ¬– rezultaty wykonania testów monitorów ciągłych;

• tryb $08 – kontrola nad systemem diagnostyki;

• tryb $09 – odczyt informacji o pojeździe.

Podstawowym portem umożliwiającym komunikację jest szesnastostykowe złącze diagnostyczne DLC (Data Link Connector). Aby można było się podłączyć, potrzebny jest Scan Tool, czyli specjalny czytnik diagnostyczny. Z myślą o osobach poszukujących tańszego rozwiązania opracowano specjalne aplikacje na smartfony, umożliwiające śledzenie parametrów pracy jednostki napędowej bądź w niektórych przypadkach odczytanie błędów.

Norma SAE J1962 opisuje wymagania dotyczące złącza DLC. Składa się ono z dwóch współpracujących elementów: gniazda umieszczonego w pojeździe oraz wtyku aparatury badawczej. W wyżej wymienionej ustawie określone jest dokładne położenie złącza, jego konstrukcja czy elektryczny interfejs.

Styki 2,4,5,7,10,15 oraz 16 mogą być wykorzystane dowolnie. Reszta jest określona w normie SAE J1962.

Układ diagnostyczny OBD II jest już powszechnie stosowany w pojazdach zarówno o zapłonie samoczynnym, jak i iskrowym. Jego działanie pozwala na stosunkowo szybkie wykrycie awarii i w pewnym stopniu uniemożliwia pogłębienie się problemu (włączenie stanu awaryjnego). Informuje również kierowcę o konieczności udania się do serwisu i naprawy pojazdu. Dzięki takiemu rozwiązaniu komunikacja z pojazdem jest o wiele łatwiejsza.