System OBD - wprowadzenie [cz.1]

Sprawny samochód to podstawa bezpieczeństwa i spokoju użytkownika. Jeszcze w latach 90. diagnostyka pojazdu była możliwa poprzez jego indywidualne sprawdzenie, wizytę w autoryzowanym serwisie albo w garażowych warsztatach. Niektórzy odwiedzali stację kontroli pojazdów z nadzieją, że specjaliści pomogą zdiagnozować problem. Mało kto wie, że od końca lat 70. do 1994 roku zapalenie się w samochodzie kontrolki Check Engine albo ikony Service oznaczało problem z układem wtryskowo-zapłonowym albo inną awarię jednostki napędowej - w diagnostyce brakowało precyzji.

To się jednak zmieniło 1 stycznia 1996 roku, kiedy to w USA wprowadzono obowiązek montowania systemu OBD II (On-Board Diagnostic) w każdym nowo wyprodukowanym pojeździe. Pięć lat później również w Unii Europejskiej nakazano montowanie tego układu diagnostycznego, ale pod inną nazwą (EOBD – European On-Board Diagnostic). W Polsce obowiązek sprzedawania aut z OBD drugiej generacji pojawił się 1 stycznia 2002 roku (silniki benzynowe). Rok później odpowiednie regulacje objęły również pojazdy wyposażone w silniki wysokoprężne.

Dzięki regulacjom prawnym na producentów został nałożony obowiązek konstruowania pokładowych systemów diagnostycznych OBD II/EOBD. Celem tego działania było zastąpienie pozapokładowych systemów diagnostycznych i wprowadzenie jednego ogólnego układu, za pomocą którego będzie można skontrolować układ napędowy i inne systemy w pojeździe. Główne cele tego systemu określone przez Agencję Ochrony Środowiska EPA są następujące:

•zmniejszenie ogólnego poziomu emisji związków toksycznych z transportu samochodowego,

•redukcja czasu zwłoki pomiędzy wystąpieniem awarii, jej wykryciem i naprawą,

•usprawnienie procesu diagnostyki i naprawy elementów, których niewłaściwa praca może powodować zwiększoną emisję substancji szkodliwych,

•ujednolicenie i znormalizowanie procedur diagnostycznych oraz metod dostępu do informacji diagnostycznych,

•prawne zagwarantowanie dostępu do informacji diagnostycznych oraz parametrów opisujących pracę układu napędowego.

Osiągnięcie tych celów było możliwe dzięki określeniu na nowo definicji awarii. Obecnie brzmi ona tak: za element niesprawny uważa się taki, którego działanie może spowodować zwiększenie emisji związków toksycznych o 50% w stosunku do wartości dopuszczalnej z układu wylotowego lub zasilania paliwem. Wynika z tego, że głównym zadaniem systemu OBD II/EOBD jest stały nadzór nad poziomem związków toksycznych pochodzących z układów.

W tamtym czasie wprowadzenie ustawy wymuszającej na producentach montowanie w pojazdach systemów diagnostycznych było nowatorskim pomysłem, zwłaszcza że większość wymagań narzuconych przez SAE zostało spełnione. Dostępnych jest sześć publikacji, w których opisano najważniejsze aspekty wymaganej standaryzacji:

•J 1930 – Wspólne terminy i skróty do określania krytycznie emisyjnych elementów dla wszystkich wytwórców sprzedających samochody w USA.

•J 1962 – Wspólne złącze transmisji danych diagnostycznych (DLC) i jego położenie w samochodzie.

•J 1979 – Wspólny czytnik informacji diagnostycznych (SAE Scan Tool).

•J 2190 – Tryby pracy systemu diagnostycznego.

•J 2012 – Wspólne oznaczenia niesprawności (diagnostyczne kody niesprawności DTC).

•J 1850 – Protokół transmisji pomiędzy komputerem pokładowym a czytnikiem informacji diagnostycznej.

Dla Ameryki i Europy powstały różne kryteria decydujące o niesprawności elementów. W przepisach EPA OBD II określony jest sposób kontroli uszkodzonych podzespołów. Awaria układu zasilania w silnikach benzynowych określana jest w teście ECE R83. Jeżeli emisja po przeprowadzeniu badań jest zwiększona, to oznacza, że występuje jakaś usterka. Od wprowadzenia normy EURO 4 brana jest też pod uwagę emisja tlenków azotu.

Układ Evaporative Emission Control System (EVAP), czyli system redukujący parowanie paliwa, w układzie zasilania jest kontrolowany elektronicznie. Ważna jest też jego konstrukcja, ponieważ powinna wykluczyć emisję parowania podczas tankowania.

W przypadku silników wysokoprężnych monitorowane są takie układy, jak filtr cząstek stałych, reaktor katalityczny, EGR i inne elementy układu wylotowego.

W pojeździe jest szereg elementów odpowiedzialnych za emisję. W ustawie zostały one podzielone na trzy grupy.

Grupa A uwzględnia elementy największego ryzyka, czyli podzespoły, których awaria spowoduje znaczne zwiększenie emisji substancji szkodliwych. W jej skład wchodzą takie układy, jak: reaktor katalityczny, czujniki tlenu, układ odprowadzania par paliwa EVAP oraz wypadanie zapłonu (proces spalania).

Pierwszy z wymienionych elementów, czyli reaktor katalityczny, odpowiedzialny jest za utlenianie 70% niespalonych przez silnik węglowodorów i ponad 50% tlenków węgla, redukuje też emisję tlenków azotu. Do jego uszkodzenia dochodzi w przypadku przegrzania, zapchania bądź stopienia ceramicznego wkładu katalizatora.

Nieszczelności układu odprowadzenia par paliwa powodują znaczne zwiększenie emisji z układu zasilania. Dla przykładu, nieszczelność o średnicy otworu 0,5 mm może zwiększyć emisję o ponad 30 g/test. Jest to piętnastokrotne przekroczenie dopuszczalnych norm.

Czujnik tlenu jest elementem pomiarowym. Od jego wskazań zależy dawka paliwa. Za jego pomocą sprawdzane jest również prawidłowe działanie reaktora katalitycznego. Zjawisko wypadania zapłonu może być spowodowane zbyt małą energią iskry zapłonowej, nieszczelnością komory spalania bądź niepalną mieszanką paliwa. W momencie jego wystąpienia dochodzi do zwiększenia emisji węglowodorów. Są to na tyle duże wartości, że reaktor katalityczny nie jest w stanie ich utlenić.

Grupę B stanowią elementy średniego ryzyka. Są to na przykład układy: recyrkulacji splin EGR, sterowania składem mieszanki, przewietrzania skrzyni korbowej czy wtórnego powietrza.

Grupa C to elementy najmniejszego ryzyka: wszystkie czujniki oraz elementy pomiarowe i wykonawcze układu napędowego.

Przedstawione informacje stanowią wstęp do szczegółowego opisu systemu OBD, powszechnie używanego do diagnostyki pojazdów. Jest on jednym z istotniejszych elementów współczesnego samochodu.