Введение
Автомобильная инженерная терминология
Бортовая диагностика (OBD) – это термин, обозначающий способность транспортного средства к самодиагностике и предоставлению отчетов о состоянии систем. В Соединенных Штатах самодиагностика является обязательным требованием для соответствия федеральным стандартам выбросов, предназначенным для выявления неисправностей, которые могут привести к увеличению выбросов из выхлопной трубы более чем на 150% от уровня, по которому автомобиль был первоначально сертифицирован. Основное преимущество систем OBD заключается в том, что они предоставляют владельцу автомобиля или специалисту по ремонту доступ к информации о состоянии различных подсистем транспортного средства. Объем диагностической информации, доступной через OBD, значительно менялся с момента внедрения этой системы в начале 1980-х годов в бортовых компьютерах автомобилей. Первые версии OBD просто зажигали индикатор неисправности (MIL) или "лампу контроля" при обнаружении проблемы, не предоставляя при этом никакой информации о ее природе. Современные реализации OBD используют стандартизированный цифровой коммуникационный порт для передачи данных в реальном времени, а также стандартизированный набор диагностических кодов неисправностей (DTC), позволяющий быстро выявлять и устранять неисправности в автомобиле.
АЛДЛ
ALDL (Assembly Line Diagnostic Link) от GM иногда рассматривается как предшественник или проприетарная версия диагностики OBD I, начиная с 1981 года. Этот интерфейс выпускался в различных модификациях и изменялся вместе с модулями управления силовым агрегатом (также известные как PCM, ECM, ECU). Разные версии имели незначительные различия в распиновке и скорости передачи данных. Более ранние версии использовали скорость 160 бод, а более поздние – до 8192 бод и поддерживали двунаправленную связь с PCM.
OBD-I
Целью регулирования OBD I было побудить автопроизводителей разрабатывать надежные системы контроля выбросов, которые оставались бы эффективными в течение всего "полезного срока службы" транспортного средства. Предполагалось, что обязательное ежегодное тестирование на выбросы в Калифорнии, начиная с 1988 года, и отказ в регистрации транспортным средствам, не прошедшим это тестирование, заставит водителей приобретать автомобили, более надежно проходящие проверку. OBD I оказался в значительной степени безуспешным, поскольку способ передачи диагностической информации, специфичной для выбросов, не был стандартизирован. Технические трудности с получением стандартизированной и достоверной информации о выбросах от всех транспортных средств привели к невозможности эффективной реализации ежегодной программы тестирования. Диагностические коды неисправностей (DTC) автомобилей OBD I обычно можно определить без использования дорогостоящего сканера. Каждый производитель использовал свой собственный диагностический разъем (DLC), расположение DLC, определения DTC и процедуру считывания DTC с транспортного средства. DTC автомобилей OBD I часто считываются по мигающим сигналам индикатора "Check Engine Light" (CEL) или индикатора "Service Engine Soon" (SES). При подключении определенных контактов диагностического разъема индикатор "Проверка двигателя" будет мигать двузначным числом, соответствующим конкретной ошибке. Однако DTC некоторых автомобилей OBD I интерпретируются по-разному. Автомобили Cadillac с бензиновым топливным впрыском оснащены полноценной бортовой диагностикой, предоставляющей коды неисправностей, тесты исполнительных механизмов и данные датчиков через новый цифровой дисплей системы электронного контроля климата. Удержание кнопок "Выкл" и "Обогрев" в течение нескольких секунд активирует диагностический режим без необходимости использования внешнего сканера. Некоторые электронные блоки управления двигателем Honda оснащены светодиодами, которые загораются в определенной последовательности для индикации DTC. General Motors, некоторые автомобили Ford (DCL) 1989–1995 годов выпуска и некоторые автомобили Toyota/Lexus 1989–1995 годов выпуска имеют доступ к потоку данных с датчиков в реальном времени, однако многие другие автомобили, оснащенные OBD I, не имеют такой возможности. На транспортных средствах с OBD I доступно меньше DTC, чем на транспортных средствах с OBD II.
Система OBD-II
OBD II является улучшением по сравнению с OBD I как в плане возможностей, так и в плане стандартизации. Стандарт OBD II определяет тип диагностического разъема и его распиновку, доступные протоколы электрической передачи сигналов и формат сообщений. Он также предоставляет перечень рекомендуемых параметров транспортного средства для мониторинга и способы кодирования данных для каждого из них. В разъеме предусмотрен контакт, обеспечивающий питание сканера от аккумуляторной батареи автомобиля, что избавляет от необходимости подключать сканер к отдельному источнику питания. Однако некоторые техники могут все же подключать сканер к вспомогательному источнику питания для защиты данных в редком случае потери электропитания автомобиля из-за неисправности. Наконец, стандарт OBD II содержит расширяемый список кодов неисправностей (DTC). Благодаря этой стандартизации, одно устройство может опрашивать бортовые компьютеры любого автомобиля. OBD II выпускался в двух модификациях: OBD IIA и OBD IIB. Стандартизация OBD II была обусловлена требованиями к выбросам, и хотя через него требуется передавать только коды и данные, связанные с выбросами, большинство производителей сделали разъем Data Link OBD II единственным в автомобиле, через который осуществляется диагностика и программирование всех систем. Коды неисправностей OBD II состоят из четырех цифр, которым предшествует буква: P – для силовой установки (двигатель и трансмиссия), B – для кузова, C – для шасси и U – для сети.
EOBD
Европейские правила бортовой диагностики (EOBD) являются европейским эквивалентом OBD II и применяются ко всем легковым автомобилям категории M1 (с не более чем 8 пассажирскими сиденьями и полной массой не более 2500 кг), впервые зарегистрированным в странах-членах ЕС с 1 января 2001 года для автомобилей с бензиновыми двигателями и с 1 января 2004 года для автомобилей с дизельными двигателями. Для вновь выпускаемых моделей сроки применения регламента наступили на год раньше – 1 января 2000 года для бензиновых двигателей и 1 января 2003 года для дизельных двигателей. Для легковых автомобилей полной массой более 2500 кг и для легких коммерческих автомобилей правила применялись с 1 января 2002 года для бензиновых моделей и с 1 января 2007 года для дизельных моделей. Техническая реализация EOBD в основном соответствует OBD II, с использованием того же диагностического разъема SAE J1962 и протоколов передачи данных. При использовании норм выбросов Евро-5 и Евро-6 пороговые значения выбросов EOBD ниже, чем при нормах Евро-3 и Евро-4.
Коды ошибок системы EOBD
Каждый из кодов неисправностей EOBD состоит из пяти символов: буквы, за которой следуют четыре цифры. Буква указывает на опрашиваемую систему, например, Pxxxx относится к системе силовой установки. Следующий символ – 0, если код соответствует стандарту EOBD, и выглядит как P0xxx. Третий символ указывает на подсистему: P00xx – измерение топлива и воздуха и вспомогательные системы контроля выбросов; P01xx – измерение топлива и воздуха; P02xx – измерение топлива и воздуха (цепь форсунок); P03xx – система зажигания или пропуски зажигания; P04xx – вспомогательные системы контроля выбросов; P05xx – системы управления скоростью и холостым ходом; P06xx – выходные цепи компьютера; P07xx – трансмиссия; P08xx – трансмиссия. Последние два символа обозначают конкретную неисправность в каждой подсистеме.
EOBD2
Термин "EOBD2" – это маркетинговый ход, используемый некоторыми производителями автомобилей для обозначения фирменных функций, которые на самом деле не входят в стандарт OBD или EOBD. В этом случае "E" расшифровывается как "Enhanced" (улучшенный).
ДОПОР
JOBD — это версия OBD II для автомобилей, продаваемых в Японии.
ADR 79/01 и 79/02 (австралийский стандарт OBD)
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 3500 кг или менее, зарегистрированным в Австралии с момента выпуска и произведенным с 1 января 2006 года для автомобилей с бензиновыми двигателями и с 1 января 2007 года для автомобилей с дизельными двигателями. Для новых моделей, поступивших в продажу, сроки применения регламента были перенесены на год раньше – 1 января 2005 года для бензиновых двигателей и 1 января 2006 года для дизельных двигателей. Стандарт ADR 79/01 был дополнен стандартом ADR 79/02, который ввел более жесткие ограничения по выбросам, применимые ко всем транспортным средствам классов M1 и N1 с полной массой 3500 кг или менее, с 1 июля 2008 года для новых моделей и с 1 июля 2010 года для всех моделей. Техническая реализация этого стандарта в основном соответствует OBD II, с использованием того же диагностического разъема SAE J1962 и протоколов передачи данных.
Доступные диагностические данные OBD-II
Система OBD II обеспечивает доступ к данным от блока управления двигателем (ECU) и является ценным источником информации при диагностике неисправностей в автомобиле. Стандарт SAE J1979 определяет метод запроса различных диагностических данных и перечень стандартных параметров, которые могут быть доступны из ЭБУ. Доступные параметры адресуются с помощью "идентификаторов параметров" или PID, определенных в J1979. Список основных PID, их определения и формулы для преобразования необработанных данных OBD II в понятные диагностические единицы приведены в разделе OBD II PID. Производители не обязаны реализовывать все PID, перечисленные в J1979, и им разрешено добавлять собственные PID, не включенные в стандарт. Система запроса и получения данных PID предоставляет доступ к данным о работе в реальном времени, а также к DTC с установленными флагами. Список общих кодов DTC OBD II, рекомендованных SAE, приведен в таблице кодов OBD II. Отдельные производители часто расширяют набор кодов OBD II, добавляя собственные DTC.
Приложения
Существуют различные инструменты, подключаемые к разъему OBD для доступа к функциям OBD. Они варьируются от простых универсальных инструментов для потребителей до высокотехнологичных инструментов, используемых официальными дилерами, и бортовых телематических устройств.
Инструменты и анализ на основе мобильных устройств
Приложения для мобильных устройств позволяют таким мобильным устройствам, как сотовые телефоны и планшеты, отображать и обрабатывать данные OBD II, к которым осуществляется доступ через USB-адаптеры или Bluetooth-адаптеры, подключенные к разъему OBD II автомобиля. Новые устройства, представленные на рынке, оснащены GPS-сенсорами и возможностью передачи данных о местоположении транспортного средства и диагностической информации по сотовой сети. Современные устройства OBD II могут использоваться, например, для определения местоположения автомобиля, мониторинга стиля вождения, а также для считывания кодов неисправностей (DTC). Более продвинутые устройства позволяют пользователям сбрасывать коды DTC двигателя, фактически гася индикаторы неисправности на приборной панели; однако, сброс кодов не устраняет первопричину проблемы и в худшем случае может даже привести к поломке двигателя, если серьезная неисправность игнорируется в течение длительного времени.
Программное обеспечение OBD2
Программный пакет OBD2, установленный на компьютере (Windows, Mac или Linux), позволяет диагностировать бортовую систему, считывать и удалять коды неисправностей (DTC), гасить индикатор Check Engine (MIL), отображать данные в реальном времени и измерять расход топлива автомобиля. Для работы с программным обеспечением OBD2 требуется адаптер OBD2 (обычно использующий Bluetooth, Wi-Fi или USB), подключенный к диагностическому разъему OBD2, чтобы обеспечить связь автомобиля с компьютером, на котором установлено программное обеспечение.
Испытания на выбросы
В Соединенных Штатах многие штаты теперь используют диагностику OBD II вместо анализа выхлопных газов для транспортных средств, соответствующих стандарту OBD II (1996 года выпуска и новее). Поскольку OBD II сохраняет коды неисправностей систем, связанных с выбросами, компьютер для тестирования может запросить данные у бортового компьютера автомобиля и убедиться в отсутствии кодов ошибок, связанных с выбросами, а также в соответствии автомобиля стандартам выбросов, установленным для его года выпуска. В Нидерландах автомобили 2006 года выпуска и более поздние ежегодно проходят проверку выбросов EOBD.
Дополнительные приборы управления транспортным средством для водителя
Дополнительные приборы для водителя – это приборы, устанавливаемые в транспортном средстве в дополнение к приборам, предусмотренным производителем, и предназначенные для отображения информации водителю в процессе нормальной эксплуатации. Это отличается от сканеров, используемых преимущественно для активной диагностики неисправностей, настройки или скрытой записи данных. Автомобильные энтузиасты традиционно устанавливали дополнительные датчики, такие как вакуум во впускном коллекторе, ток аккумулятора и другие. Стандартный интерфейс OBD предоставил новому поколению энтузиастов возможность использовать приборы, получающие доступ ко всему спектру данных о транспортном средстве, используемых для диагностики, а также к производным данным, например, к мгновенному расходу топлива. Приборы могут быть реализованы в виде специализированных бортовых компьютеров, карпутеров или интерфейсов для КПК, смартфонов или навигационных устройств Garmin. Поскольку карпутер по сути является персональным компьютером, в него можно загрузить то же программное обеспечение, что и для компьютерных сканеров, и наоборот, поэтому различие заключается лишь в цели использования программного обеспечения. Эти системы для энтузиастов также могут включать в себя некоторые функции, аналогичные функциям других сканирующих инструментов.
Телематика транспортных средств
Информация OBD II широко используется телематическими устройствами транспортных средств для отслеживания автопарка, контроля расхода топлива, предотвращения небезопасного вождения, а также для удаленной диагностики и страхования с оплатой по мере использования (Pay As You Drive). Несмотря на то, что изначально OBD II не предназначался для этих целей, обычно поддерживаемые данные, такие как скорость автомобиля, обороты двигателя и уровень топлива, позволяют GPS-устройствам отслеживания автопарка контролировать время работы двигателя на холостом ходу, превышение скорости и чрезмерные обороты. Отслеживая коды неисправностей OBD II (DTC), компания может оперативно узнать о проблемах с двигателем в одном из своих автомобилей и, интерпретировав код, определить характер неисправности. На основе данных с датчиков, получаемых через порт OBD, можно в режиме реального времени выявлять агрессивное вождение. Это достигается путем добавления процессора комплексных событий (CEP) в серверную часть и на клиентский интерфейс. OBD II также используется для блокировки мобильных телефонов во время вождения и для записи данных о поездках в страховых целях.
Коды диагностических неисправностей OBD-II
Коды диагностических неисправностей OBD II (DTC) состоят из пяти символов, при этом первый символ указывает на категорию, а остальные четыре – шестнадцатеричное число. Первый символ, обозначающий категорию, может быть только одной из следующих четырех букв, представленных здесь с их соответствующими значениями. (Это ограничение по количеству связано с тем, что для обозначения категории при хранении и передаче DTC используется всего два бита памяти). Поступали сообщения о том, что воры используют специализированные устройства для перепрограммирования OBD, чтобы угонять автомобили без ключа. Основные причины этой уязвимости заключаются в склонности производителей автомобилей расширять функциональность шины для целей, отличных от первоначальных, и в отсутствии аутентификации и авторизации в спецификациях OBD, которые в основном полагаются на безопасность за счет непрозрачности.