Международные стандарты ISO и SAE по автодиагностике
ISO 9141-1, ISO 9141-2, ISO 9141-3, ISO 9141-4 — это различные реализации протокола ISO 9141 на разных физических уровнях (physical layers). Довольно медленный протокол, обеспечивающий скорость до 10 Кбайт/с.
Протоколы ISO 9141 и ISO 14230 совпадают по аппаратной реализации линий обмена данными, но различаются их использованием. Поэтому сканер, использующий стандарт ISO 9141, обычно может работать и с ISO 14230, но не наоборот.
Обмен информацией с ЭБУ происходит по одному проводу (только К-линия) или по двум проводам (К- и L-линии). К-линия двунаправленная и передает данные в обе стороны, L-линия однонаправленная и используется только при установлении соединения между ЭБУ и сканером, затем линия L переходит в состояние логической единицы.
При установлении соединения с ЭБУ, сканер посылает одновременно по К- и L-линиям специальный 8-битный код со скоростью 5 бит в секунду. Если код верный, ЭБУ посылает сканеру 8-битный код с информацией о скорости последующего соединения. Скорость обмена устанавливается ЭБУ, а не сканером. Затем ЭБУ посылает еще два кодовых слова с информацией о последующем соединении и конфигурации К- и L-линий. Сканер возвращает инверсии этих кодов в ЭБУ. На этом процесс инициализации закончен.
Совместимые автомобили
Международные стандарты ISO и SAE по автодиагностике
С конца 80-х годов используется международный стандарт ISO 9141, определяющий протокол обмена информацией через последовательный интерфейс между ЭБУ и диагностическим тестером (сканером). Стандарт устанавливает единую методику доступа к «внутрисистемным данным, к кодам неисправностей, регламентирует испытательное (инструктивное) управление системами автомобиля с помощью сканера. Но при этом не предусматривается совместимость программного обеспечения, диагностических процедур, кодов неисправностей и диагностических разъемов, т. к. достичь такой совместимости для всех моделей современных автомобилей пока не предоставляется возможным. Стандарт ISO 9141 устанавливает, что сканер должен обмениваться информацией с ЭБУ по одному проводу (К-линия) или по двум проводам (К- и L-линии) диагностического разъема. Линия К двунаправленная и передает данные в обе стороны, линия L однонаправленная и используется только при установлении связи между ЭБУ и сканером, затем линия L переходит в состояние логической единица. К разъему должны также подключаться «масса» автомобиля и напряжение питания от аккумуляторной батареи. При установлении логического контакта с ЭБУ сканер посылает одновременно по линиям К и L специальный 8-битовый код со скоростью 5 бит в секунду. Если код правильный (совпадает с требуемым), ЭБУ посылает сканеру 8-битовый код с информацией о скорости последующего обмена данными. Эту скорость устанавливает ЭБУ, а не сканер. Затем ЭБУ посылает еще два кодовых слова с информацией о последующем обмене данными и конфигурации линий К и L. Сканер возвращает инверсии этих кодов в ЭБУ. На этом процесс инициации (подготовки к диагностированию) заканчивается. Диагностические процедуры, реализуемые после инициации зависят от программного обеспечения ЭБУ и сканера. Обычно имеется возможность считывать коды неисправностей, показывать их на дисплее сканера с текстовыми комментариями. Более сложное программное обеспечение позволяет проводить диагностику датчиков и исполнительных механизмов, управлять через ЭБУ исполнительными механизмами. Каждому специалисту, занимающемуся диагностикой и ремонтом инжекторных автомобилей, хочется иметь в своем распоряжении универсальное средство для работы с электронными блоками управления автомобилей. Но на практике это оказывается нереальным: один сканер поддерживает много моделей автомобилей, но не дает достаточной информации, другой очень глубоко исследует автомобиль, но ограничивается моделями одного производителя. Универсальный сканер — это сказка или реальность? С одной стороны универсальный сканер это не сказка — это реальность, но не всегда. Поиск неисправностей в системе управления двигателем — для этого подойдет любой мультимарочный сканер. А как быть с другими системами? Все очень просто! Необходим марочный сканер, сканер под конкретного производителя. В мире современных технологий в области автомобилестроения есть необходимость в использование только марочного оборудования. Порой не часто можно встретить автомобиль, которого «беспокоит» работа двигателя. В современном автомобиле много ЭБУ которым нужен только марочный сканер для диагностики. На сегодняшний день существует множество протоколов обмена данными между ЭБУ и сканером. Вот некоторые из них: 1) ISO 9141-1, ISO 9141-2, ISO 9141-3, ISO 9141-4; 2) ISO 14230-1, ISO 14230-2, ISO 14230-3, ISO 14230-4 (KVP2000); 3) SAE J 1850 PWM, SAE J 1850 VPW; 4) ISO 15765-1, ISO 15765-2, ISO 15765-3, ISO 15765-4 (CAN bus); Протокол CAN по ISO 15765-4 является наиболее перспективным, и несовместим с более ранними реализациями по ISO 15031-1, ISO 11898-2 и пр. Сегодня большинство европейских автомобильных гигантов (например, Audi, BMW, Renault, Saab, Volvo, Volkswagen) используют CAN в системах управления двигателем, безопасности, обеспечения комфорта и др. Протокол CAN был предложена Робертом Бошем (Robert Bosch) в 80-х годах для автомобильной промышленности.На сегодняшний день большинство производителей переходят именно на кан общение блоков автомобиля, так как он позволяет обеспечивать высокую скорость обмена данными и, соответственно, повышает безопасность вождения. CAN представляет собой асинхронную последовательную шину, использующую в качестве среды передачи витую пару проводов. При скорости передачи 1 Мбит/с длина шины может достигать 30 м. При меньших скоростях ее можно увеличить до километра. Если требуется большая длина, то ставятся мосты или повторители. Теоретически число подсоединяемых к шине устройств не ограничено, практически — до 64-х. Шина мультимастерная, т. е. сразу несколько устройств могут управлять ею. В заключении можно сказать, какой бы не был протокол обмена данными, нам никак не обойтись без сканеров и диагностических устройств для автомобиля. И чем их больше, тем лучше. Ведь вложение средств в оборудование — это отличное вложение.
OBD-II для диагностики автомобилей: основная информация
Вместе с ростом экологического движения в начале 1990-х годов в США был принят ряд стандартов, которые ввели обязательность оснащения электронных блоков управления автомобилями (ЭБУ, ECU) системой за контролем параметров работы двигателя, имеющих прямое или косвенное отношение к составу выхлопа. Стандарты также предусмотрели протоколы считывания информации об отклонениях в экологических параметрах работы двигателя и другой диагностической информации из ЭБУ. OBD-II как раз и является системой накопления и считывания такой информации. Изначальная «экологическая направленность» OBD-II, с одной стороны, ограничила возможности по его использованию в диагностике всего спектра неисправностей, с другой стороны, предопределила его крайне широкое распространение как в США, так и на автомобилях других рынков.
В США применение системы OBD-II (и установка соответствующей колодки диагностики) обязательны с 1996 г. (требование распространяется как на автомобили, производимые в США, так и на автомобили неамериканских марок, продаваемые в США). На автомобилях Европы и Азии протоколы OBD-II применяются также с 1996 г. (на небольшом количестве марок/моделей), но особенно — с 2001 г. для автомобилей с бензиновыми двигателями (с принятием соответствующего европейского стандарта — EOBD) и с 2004 г. для автомобилей с дизельными двигателями. Тем не менее, стандарт OBD-II частично или полностью поддерживают и некоторые автомобили, выпущенные ранее 1996 (2001) годов (pre-OBD автомобили).
Например, из автомобилей, производимых в России и Украине, стандарт OBD-II поддерживают следующие:
- ВАЗ с ЭБУ Bosch MP7.0 EURO3, с ЭБУ BOSCH M7.9.7 EURO2/EURO3;
- ГАЗ Волга/Газель с двигателем Chrysler 2.4L DOHC (Крайслер);
- Ford Focus I, Ford Focus II(Всеволожск);
- Hyundai Accent(Таганрог);
- Kia Spectra (Ижевск);
- BMW, Hummer, Kia..(Калининград);
- Chevrolet (Тольятти, Запорожье);
Перечень протоколов OBD-2 (OBD II, ОБД-2):
- ISO15765-4 (CAN)
— Новые модели Ford, Jaguar, Mazda, Mercedes, Nissan, Toyota, Lexus, Renault, Peugeot, Chrysler, Opel, WV, Audi, Porsche, Volvo, Saab и др. - ISO14230-4
(KWP2000 или K-линия) — Daewoo, Hyundai, KIA, Subaru STi и некоторые модели Mercedes. - ISO9141-2
(K-линия) — Азия (Acura, Honda, Infinity, Lexus, Nissan,Toyota, и др.), Европа (Audi, BMW, Mercedes, MINI, Porsche, и др.), ранние модели Chrysler, Dodge, Eagle, Plymouth. - J1850 VPW
— Buick, Cadillac, Chevrolet, Chrysler, Dodge, GMC, Hummer, Isuzu, Oldsmobile, Pontiac, Saturn. - J1850 PWM
— Ford, Lincoln, Mercury, Jaguar, Mazda, Panoz, Saleen.
Режимы диагностики
Протоколы OBD-II предоставляют диагносту ряд стандартизированных функциональных возможностей (режимов диагностики — modes):
Режим 1 — Считывание текущих параметров работы системы управления
(Mode 1 PID Status & Live PID Information). Всего стандартом поддерживается около 20 параметров. Однако, каждый конкретный блок управления поддерживает ограниченное количество из них (например, в зависимости от установленных датчиков кислорода). С другой стороны, некоторые автопроизводители поддерживают расширенные наборы параметров — например, некоторые автомобили концерна GM поддерживают более 100 параметров. Через систему OBD-II диагностики можно считать (основные параметры):
- режим работы системы топливной коррекции (PID 03 Fuel system status). При значении «Closed Loop» система работает в режиме обратной связи (замкнутой петли), при этом данные с датчика кислорода используются для корректировки топливоподачи. При значении «Open Loop» данные с датчика кислорода не используются для корректировки топливоподачи;
- расчетная нагрузка на двигатель (PID 04 Calculated Load);
- температура охлаждающей жидкости (PID 05 Coolant temperature);
- краткосрочная коррекция подачи топлива по банку 1/2 (PID 06/08 Short Term Fuel Trim Bank 1/2);
- долгосрочная коррекция подачи топлива по банку 1/2 (PID 07/09 Long Term Fuel Trim Bank 1/2);
- давление топлива (PID 0A Fuel pressure);
- давление во впускном коллекторе (PID 0B Manifold pressure);
- обороты двигателя (PID 0C Engine speed — RPM);
- скорость автомобиля (PID 0D Vehicle speed);
- угол опережения зажигания (PID 0E Ignition Timing Advance);
- температура всасываемого воздуха (PID 0F Intake Ait Temperature);
- расход воздуха (PID 10 Air Flow);
- положение дроссельной заслонки (PID 11 Throttle position);
- режим работы системы подачи дополнительного воздуха (PID 12 Secondary Air Status);
- расположение датчиков кислорода (PID 12 Location of O2 sensors);
- данные с датчика кислорода №1/2/3/4 по банку 1/2 (PID 13-1B O2 Sensor 1/2/3/4 Bank 1/2 Volts).
Как правило, для анализа работы конкретной подсистемы системы управления двигателем, достаточно одновременно контролировать 2-3 параметра. Однако, иногда требуется одновременно просматривать и большее число. Число одновременно контролируемых параметров, а также формат их вывода (текстовый и/или графический) зависят как от возможностей конкретной программы-сканера, так и от скорости обмена информацией с блоком управления двигателем автомобиля (скорость зависит от поддерживаемого протокола). К сожалению, наиболее распространенный протокол ISO-9141 (см. ниже) является и самым медленным из всех — при работе с ним невозможно просматривать с приемлемой частотой дискретизации более 2-4 параметров.
Режим 2 — Получение сохраненной фотографии текущих параметров работы системы управления на момент возникновение кодов неисправностей
(Mode 2 Freeze Frame).
Режим 3 — Считывание и просмотр кодов неисправностей
(Mode 3 Read Diagnostic Trouble Codes (DTCs)).
Режим 4 — Очистка диагностической памяти
(Mode 4 Reset DTC’s and Freeze Frame data) — стирание кодов неисправностей, фотографий текущий параметров, результатов тестов датчиков кислорода, результатов тестовых мониторов.
Режим 5 — Считывание и просмотр результатов теста датчиков кислорода
(Mode 5 O2 Sensor Monitoring Test Result).
Режим 6 — Запрос последних результатов диагностики однократных тестовых мониторов
(тестов, проводимых один раз в течение поездки) (Mode 6 Test results, non-continuosly monitored) — эти тесты контролируют работу катализатора, системы рециркуляции выхлопных газов (EGR), системы вентиляции топливного бака.
Режим 7 — Запрос результатов диагностики непрерывно действующих тестовых мониторов
(тестов, выполняемых постоянно, пока выполняются условия для проведения теста) (Mode 7 Test results, continuosly monitored) — эти тесты контролируют состав топливно-воздушной смеси, пропуски зажигания (misfire), остальные компоненты, влияющие на выхлоп.
Режим 8 — Управление исполнительными механизмами.
Режим 9 — Запрос информации о диагностируемом автомобиле
(Mode 9 Request vehicle information) — VIN-кода и калибровочных данных.
Режим ручного ввода команды запроса диагностической информации.
Надо учитывать, что как далеко не на каждом автомобиле блок управления поддерживает все перечисленные функции, так и не каждый диагностический сканер для OBD-II может дать диагносту возможность использовать все перечисленные режимы.
Используемые протоколы и применяемость OBD-II-диагностики на автомобилях разных марок
В рамках OBD-II используются пять протоколов обмена данными — ISO 9141, ISO 14230 (также именуется KWP2000), PWM, VPW и CAN (также каждый из протоколов имеет несколько разновидностей — например, разновидности отличаются по скорости обмена информацией). В Интернете встречаются «таблицы применимости», где указываются перечни марок и моделей автомобилей и поддерживаемые ими OBD-II-протоколы. Однако, надо учитывать, что одна и та же модель с одним и тем же двигателем, одного года выпуска может быть выпущена для разных рынков с поддержкой разных протоколов диагностики (точно также протоколы могут различаться и по моделям двигателей, годам выпуска). Таким образом, отсутствие автомобиля в списках не означает, что он не поддерживает OBD-II, так же как и присутствие не означает, что поддерживает и, тем более, полностью поддерживает (возможны неточности в списке, различные модификации автомобиля и пр.). Еще сложнее судить о поддержке конкретной разновидности OBD-II-стандарта.
Общей предпосылкой для того, чтобы предположить, что автомобиль поддерживает OBD-II диагностику, является наличие 16-контактного диагностического разъема (DLC — Diagnostic Link Connector) трапециевидной формы (на подавляющем большинстве OBD-II автомобилей он находится под приборной панелью со стороны водителя; разъем может быть как открыт, так и закрыт легко снимаемой крышкой с надписью «OBD-II», «Diagnose» и т.п.). Тем не менее, это условие необходимое, но недостаточное! Разъем OBD-II иногда устанавливается на автомобили, вообще не поддерживающие ни один из OBD-II-протоколов. В таких случаях необходимо пользоваться сканером, рассчитанным на работу с заводскими протоколами конкретной марки автомобиля — например, это касается автомобилей Opel Vectra B европейского рынка 1996-1997 гг. Для оценки применимости того или иного сканера для диагностики конкретного автомобиля необходимо определить, какой конкретно из OBD-II протоколов используется на конкретном автомобиле (если OBD-II вообще поддерживается). Для этого можно:
- Посмотреть в технической документации непосредственно к данному автомобилю (но не в общем руководстве по данной марке/модели!). Также полезно осмотреть все идентификационные таблички на автомобиле — возможно наличие таблички «OBD-II compliant» (поддерживает OBD-II) или «OBD-II certified» (сертифицировано на поддержку OBD-II);
- Посмотреть в информационной базе данных, типа Mitchell-on-Demand и т.п. Однако, это также не абсолютный способ, так как база может содержать неточности, включать информацию по автомобилям, выпущенным для другого рынка и т.п. Естественно, использование специализированных дилерских баз по отдельной марке повышает степень достоверности информации;
- Использовать сканер, позволяющий определить, какой из OBD-II протоколов используется на машине. К примеру — ELM327;
- Осмотреть диагностический разъем и определить наличие выводов в нем (как правило, присутствует только часть задействованных выводов, а каждый протокол использует свои выводы разъема).
- протокол ISO-9141-2 идентифицируется наличием контакта 7 в диагностическом разъеме (K-line) и отсутствием 2 и/или 10 контактов в диагностическом разъеме. Используемые выводы — 4, 5, 7, 15 (может не быть), 16.
- SAE J1850 VPW (Variable Pulse Width Modulation). Используемые выводы — 2, 4, 5, 16 (без 10)
- SAE J1850 PWM (Pulse Width Modulation). Используемые выводы — 2, 4, 5, 10, 16.
- Протоколы PWM, VPW идентифицируются отсутствием контакта 7 (K-Line) диагностического разъема.
Подавляющее большинство автомобилей используют протоколы ISO. Некоторые исключения:
Таблица перевода классов вязкости, используемых различными организациями
Таблица может использоваться только для перевода вязкости, а не для определения количества масла.
Как пользоваться таблицей
Например, производитель оборудования требует применения масла марки SAE 30. Находите по горизонтали соответствующую марку ISO — в нашем случае это ISO 100.
— Эквивалентные единицы вязкости находятся на одной горизонтали.
— Предназначена для сезонных масел с кинематической вязкостью при 40 о С, равной 100 мм 2 /с (сСт).
— Эквиваленты подобраны только для вязкости при 40 о С.
— Предельные значения приблизительные, для более точных данных см. спецификации.
Конверсия трансмиссионного масла SAE в ISO
Общество инженеров автомобильной промышленности (SAE) и Международная организация по стандартизации (ISO) имеют разные стандарты для трансмиссионного масла. Марки масла ISO определяются по степени вязкости или VG. Оценки SAE, эквивалентные маркам ISO, являются приблизительными, поскольку они основаны на измерениях вязкости при различных температурах. Марки трансмиссионных масел также могут изменяться со временем из-за изменений вязкости, возникающих при использовании. Трансмиссионное масло смазывает шестерни в автомобилях и коробках передач промышленных двигателей.
Шаг 1
Ищите признаки того, что масло универсальное. См. Марку SAE, указанную на этикетке контейнера. Марки SAE, обозначенные цифрой, а затем буквой, являются универсальными маслами. SAE 5W-30 и SAE 10W-30 – универсальные масла. Зубчатая передача SAE класса 80W-90 соответствует стандарту ISO 100.
Шаг 2
Определите, предназначено ли масло для использования в картерах двигателя или для смазки зубчатых колес. ISO VG класс 22 эквивалентен SAE картера 5W. ISO 86 VG соответствует классу масла SAE картера 20 Вт. Класс ISO VG 100 соответствует классу 30 SAE для картера двигателя. Максимальный класс масла SAE – 60, что соответствует стандарту ISO VG 320. Класс 46 ISO соответствует классу смазки редуктора SAE 75 Вт. Класс вязкости ISO 68 соответствует SAE 20. Класс 220 ISO соответствует смазке для редуктора SAE 90. Класс 460 ISO соответствует классу смазки для SAE 460.
Шаг 3
Измерьте вязкость с помощью вискозиметра, если условия далеки от первоначальных условий испытаний, на которых определены оценки SAE или ISO. [SAE oil] (https://itstillruns.com/sae-oil-6900460.html) оценки определяются вязкостью масла при 100 градусах Цельсия. Вы можете проверить очень горячие и холодные температуры с помощью термометра. Экстремальные температуры могут привести к очень различной вязкости, чем стандартная для данного сорта. Марки трансмиссионного масла также могут меняться со временем из-за химических изменений, возникающих при использовании. Непосредственно измерьте вязкость, чтобы определить правильную оценку ISO в любом из этих случаев.
Преобразуйте измеренную вязкость в вязкость ISO, чтобы определить правильную оценку. SAE измерения вязкости масла даны в сантипуазах, сокращенно до сП. Сантипуаз равен 1 миллиПаскаль в секунду или мПа * с. Уровни вязкости по ISO измеряются в сантистоксах, сокращенно как cST и измеряются в миллиметрах в секунду. К счастью, Centipoise и Centistokes имеют соотношение один к одному. Если вязкость SAE измеряется в паскаль-секундах, разделите вязкость SAE на 1000, чтобы получить значение в сантисоксах.