Сканеры для диагностики автомобилей

Сканер (сканирующий прибор) — это компьютерный тестер, служащий для диагностирования различных электронных систем управления посредством считывания цифровой информации с диагностического разъема автомобиля. Обычно сканер подключается к компьютеру через последовательный порт для передачи данных.

Для небольших СТО могут использоваться портативные сканеры с индивидуальным встроенным дисплеем для просмотра проверяемых данных или осциллограмм.

Рис. Портативный сканер

Принципиальным отличием сканера от мотортестера является то, что сканер сам ничего не измеряет (датчиков в своем составе не имеет), а только считывает результаты измерений и их анализа, выполненного системой управления каким-либо агрегатом автомобиля; мотортестер — прибор для измерения и отображения аналоговых параметров в различных электрических цепях автомобиля, для чего используются внешние, подключаемые к цепям датчики, а также для выполнения тестов механических систем двигателя. Причем, сканер получает информацию не в аналоговой форме, а на языке электронного устройства в виде цифрового кода. Поскольку сканер не измерительный прибор, а всего лишь дешифратор, его способности ограничены возможностями программы, заложенной в электронный блок управления.

Полнота диагностической информации, получаемой при помощи сканера, в первую очередь, зависит от разработчика системы управления и только во вторую — от производителя сканера. Сканеры различаются своими функциональными возможностями и спектром тестируемых автомобилей.

Сканер проверяет входные и выходные параметры электрических цепей и информирует оператора об их величине. Таким образом, он всего лишь фиксирует наличие или отсутствие неисправностей в каком-либо узле, но не позволяет определять их причины, которых может быть много для одних и тех же значений контролируемых параметров.

С программной точки зрения особенности тестируемого автомобиля в сканере учитываются при помощи дооснащения базового устройства соответствующим программным продуктом, отражающим специфику управляющей электроники автомобиля данной марки. Дополнительная программа может поставляться в виде перепрограммируемой карты внешней памяти (PCMCIA-карта), которые вставляются в сканер, что позволяет обновлять версии программы при помощи персонального компьютера, в том числе через Интернет. Обновление программного обеспечения актуально потому, что ни один производитель сканеров не выпускает на рынок программный продукт «на все времена», так как это просто невозможно. Универсальность сканера определяется глубиной охвата, тем, насколько полон список электронных систем, которые сканер может тестировать на автомобиле данной марки.

Специфика автомобилей разных производителей заключается не только в использовании разных протоколов обмена, но и диагностических разъемов различной конфигурации. Чтобы учесть эту особенность, универсальные сканеры снабжаются комплектом кабелей-адаптеров для подключения к системе бортовой диагностики. Стремясь придать сканерам большую универсальность, отдельные разработчики снабжают свои сканер дополнительными функциями. Так, некоторые модели приборов имеют встроенный мультиметр, двух или четырех канальный осциллограф, блок проверки шин CAN и др.

Основными возможностями сканеров являются следующие:

1. диагностирование блоков управления:
   • вывод из памяти данных о неисправностях
   • отображение фактических значений измеряемых параметров
   • управление исполнительными механизмами
   • обеспечение вывода графической информации с фактическими значениями во время тестирования (кривые зависимости от времени)
   • использование других специальных возможностей блока управления таких, как, например, сброс интервала обслуживания
   • отображение расположения мест установки и распределения контактов диагностических разъемов
2. Использование программного обеспечения:
   • проверка компонентов, схемы электрических соединений, положения установки компонентов
   • нормативные данные по проверяемым параметрам
   • инструкции по сборке/установке, информация по техническому обслуживанию
   • поиск и заказ неисправного оборудования
3. Использование мультиметра:
   • проведение измерений напряжения
   • проведение измерений сопротивления
   • проведение измерений силы тока
4. Использование осциллографа для регистрации значений, полученных при тестировании

Наиболее функционально совершенным дилерским сканерам часто присуща и такая функция, как репрограмминг (чип тюнинг). Она заключается в способности сканера вносить изменения или дополнения в программу блока управления системой автомобиля. Репрограмминг может пригодиться, если, программное обеспечение системы управления содержит ошибки, выявленные при эксплуатации, когда производитель автомобилей выпускает очередную, усовершенствованную модель, при установке нового ЭБУ, сброса адаптации ЭБУ после ремонта и т.д.

В странах Западной Европы существует правило, согласно которому все автомобили, подвергшиеся послепродажному вмешательству в электронный блок управления двигателем, обязаны регистрировать изменения по специальному стандарту или у сертифицированных специалистов. Те автомобили, чьи владельцы будут исправлять внесенные изменения вместо регистрации, запрещаются к использованию. Дело в том, что на предприятии-изготовителе в электронный блок управления двигателем каждого автомобиля устанавливают определенные параметры, такие как электронная «отсечка» частоты вращения коленчатого вала и уровень токсичных веществ в отработавших газах, что зачастую существенно ограничивает реальные возможности двигателя. После несанкционированного изменения параметров системы электронного блока управления, автомобиль может не соответствовать экологическим стандартам.

У некоторых моделей и марок, наряду со стандартным набором средств и методов OBD-II, по-прежнему используются специализированные протоколы, посредством которых можно получить гораздо больше данных о состоянии двигателя, коробки передач и других систем, управляемых автомобильными контроллерами. Обычно такие внутренние стандарты производителей позволяют работать только с дилерскими приборами. Эти сканеры используются для диагностирования автомобилей только одной марки. Применение таких сканеров вследствие их узкой специализации ограничивается отдельными предприятиями автосервиса, обслуживающими автомобили конкретных моделей.

Режимы работы сканеров

Основным режимом сканера является режим «Параметры», который позволяет оценить работу двигателя как при неподвижном состоянии, так и при движении автомобиля: напряжение в бортовой сети, детонацию, частоту вращения коленчатого вала, состав смеси, скорость движения и т.д. Для просмотра изменения параметров работы двигателя в динамике предусмотрен режим «Сбор данных». Современные сканеры для наблюдения за работой системы впрыска и других систем автомобиля в динамике могут выдавать графическое изображение сигналов на экране, т.е. позволяют наблюдать их визуально.

В режиме «Ошибки» на экране высвечиваются цифровые коды той или иной неисправности, хранящиеся в памяти блока управления на автомобиле.

Информация о любой ошибке сохраняется в памяти и может быть извлечена оттуда с помощью сканера. При получении сигнала об ошибке диагностическая система обязана ответить унифицировано:

• классифицировать неисправность по номеру (коду ошибки)
• предпринять корректирующие действия, предусмотренные управляющей программой на этот случай

В OBD-II, как указывалось выше, перечень диагностируемых устройств расширен, а количество диагностических кодов увеличено. Для указания на ошибку здесь используются унифицированные, так называемые длинные пятизначные коды DTC (Diagnostic Trouble Code), в отличие от коротких (обычно двузначных) кодов OBD-I. Коды DTC в соответствии со спецификацией J2012 представляют собой комбинацию из одной буквы и четырех цифр.

Каждый символ в DTC-коде системы диагностики OBD-II имеет свое назначение. Буквенный символ принято называть альфа-указателем DTC — он указывает, в какой части автомобиля обнаружена неисправность. Выбор символа (P, B, C или U) определяется диагностируемым блоком управления. При получении ответа от двух блоков используется буква для блока с более высоким приоритетом.

В первой позиции могут находиться лишь четыре буквы:

• P — двигатель и трансмиссия
• B — кузов и салон (подушки безопасности, ремни, система отопления и кондиционирования, приборная панель, иммобилайзер и т.д.)
• С — шасси (ABS, TCS, ESP и т.д.)
• U  — сетевые коммуникации

Второй символ — наиболее противоречивый. Он показывает, кто определил код ошибки — производитель или отраслевые стандарты. Например, базовый, открытый код неисправности начинается с P0 — список этих кодов стандартен и определен Ассоциацией автомобильных инженеров (SAE). Код неисправности, начинающийся с P1, определяется производителем автомобиля (для расшифровки требуется база параметров производителя). Большинство универсальных сканеров и программ для компьютера не могут распознавать описание или текст кодов P1. Дело в том, что Ассоциация SAE определила только исходный перечень кодов базовых диагностических ошибок (Generic Codes). Однако производители стали заявлять о том, что у них уже есть собственные системы, непохожие одна на другую. Система кодов для автомобилей Mercedes, например, отличается от системы для автомобилей марки Honda, и они не могут пользоваться чужими кодами. Поэтому ассоциация SAE разделила все коды на стандартные (P0) и коды производителей (P1).

Третий символ обозначает систему, где обнаружена неисправность. Об этом символе знают меньше, но он относится к наиболее полезным: по нему мы сразу понимаем, какая система неисправна, даже не читая текст ошибки. Эта цифра помогает быстро идентифицировать область, где возникла проблема, не зная точного описания кода ошибки:

1. — топливно-воздушная система (Fuel and Air Metering)
2. — топливная система (например, форсунки)
3. — система зажигания (Ignition Systemor Misfire)
4. -вспомогательная система ограничения выбросов (Auxiliary Emission Control): клапан рециркуляции выхлопных газов EGR, система впуска воздуха в выпускной коллектор двигателя AIR (Air Injection Reaction System), каталитический конвертер или система вентиляции топливного бака EVAP (Evaporative Emission System)
5. — система управления скоростным режимом или холостым ходом, а также соответствующие вспомогательные системы (Vehicle Speed, Idle Control and Auxiliary Inputs)
6. — бортовая компьютерная система — модуль управления двигателем или CAN (Computer and Auxiliary Outputs);
7. — трансмиссия или ведущий мост (Transmission)
8. — дополнительные коды трансмиссии (Transmission)

Четвертый и пятый символы нужно рассматривать совместно — это конкретные коды ошибок, которые обычно соответствуют старым кодам ошибок OBD-I (они, как правило, состояли из двух цифр). В системе OBD-II тоже берутся две эти цифры, но вставляются они в конец кода ошибки — так их легче запомнить по аналогии с OBD-I.

Возможности сканеров конкретного автомобиля определяются диагностическими функциями блока управления данного автомобиля, однако, как правило, все сканеры считывают и стирают коды неисправностей, выводят цифровые параметры в реальном масштабе времени, могут имитировать работу датчиков и исполнительных механизмов. Сканер подключается через специальный разъем на автомобиле к конкретному блоку управления или электронной системе в целом.

Одной из функций, реализуемых сканерами, является проверка сигнала датчика на рациональность, т.е. на соответствие требуемым (штатным) сигналам. Датчик может быть неисправен и посылать в блок управления неверную информацию. Если проверка сигнала датчика на рациональность в программе блока управления не предусмотрена, то в них управляющие алгоритмы реализуются с использованием неверной информации датчика. При этом будут неправильно рассчитаны важные выходные параметры, например угол опережения зажигания и длительность импульса открытия форсунок, что приведет к ухудшению ездовых характеристик автомобиля, двигатель может глохнуть после запуска и т.д. Однако пока в количественном выражении неверный сигнал с датчика будет в пределах нормы, никакие коды ошибок в память электронного блока не запишутся и неисправность никак не обозначится. Для обнаружения неисправности реализуется функция отключения «подозрительного» датчика. Тогда электронный блок запишет в память код ошибки и изменит сигнал с датчика на расчетное (резервное) значение. Например, при отключении датчика массового расхода воздуха его сигнал заменяется резервным сигналом, рассчитанным по положению дроссельной заслонки и частоте вращения коленчатого вала двигателя. Если после отключения «подозрительного» датчика работа двигателя улучшится, это означает, что датчик неисправен.

В современных блоках управления по мере совершенствования программного обеспечения появляется возможность выявлять подобные неисправности. Это так называемая проверка на рациональность и правильное функционирование, которая реализуется в бортовых диагностических системах второго поколения (OBD II). Она заключается в том, что текущие значения сигналов со всех датчиков постоянно проверяются на взаимооднозначное соответствие штатным сигналам для данного режима работы двигателя. Штатные значения сигналов хранятся в постоянной памяти микропроцессора электронного блока.

После ремонта все коды следует удалить из памяти блока управления, иначе блок будет ошибочно учитывать их при последующем управлении системами автомобиля. Применяют три метода удаления (стирания) кодов неисправностей:

1. Стирание кодов по команде со сканера, подключенного к диагностическому разъему. На некоторых автомобилях ранних моделей такая процедура невозможна, поскольку она не поддерживается блоком управления. Этот метод является наиболее предпочтительным и рекомендуемым производителями.
2. Если нет сканера или электронный блок не поддерживает стирание кодов сканером, следует отключить питание блока путем извлечения соответствующего предохранителя. Вместе с кодами ошибок из памяти блока сотрется и информация для адаптивного управления.
3. Отключение от «массы» шины аккумуляторной батареи. Следует иметь в виду, что в этом случае вместе с кодами стирается и прочая информация (установка времени на электронных часах, коды радиоприемника и т.д.).

Возможности диагностирования электронных систем управления с помощью сканеров постоянно расширяются. Механик, ремонтирующий автомобиль, при наличии какой-либо неисправности, прежде чем найти её, должен преодолеть многие сложные технические задачи, которые требуют длительных проверок и испытаний. Часто случается так, что данная неисправность выявляется не первый раз, возможно, что в одних и тех же моделях автомобиля присутствуют одинаковые проблемы. Таким образом, используя опыт предыдущих технологий определения неисправностей можно определить неисправность и устранить ее, основываясь на практике предыдущих работ. Для этого производителями сканеров используется база данных с использованием опыта предыдущих диагностик.

В программном обеспечения сканеров могут храниться технические данные или электрические схемы систем управления автомобилем с месторасположением различных элементов системы, причем в едином стандарте в отличие от разнообразия схем предприятий — изготовителей. Нажав курсором на элемент схемы можно получить название датчика и описание его работы. Кроме этого имеется возможность просмотра эталонных осциллограмм работы определенного датчика. В памяти сканера могут храниться и данные по механическим деталям конструкции, например, размеры подшипников, болтов, гаек, моменты затяжки и др. для определенного агрегата.

Сканеры позволяют создавать упорядоченный и защищённый архив всех проведённых проверок на автомобиле. Запоминая номер автомобиля, при его наборе, автоматически высвечивается сам автомобиль, а также все процедуры, которые были проделаны, результаты отдельных проверок.

Современным сканерам присущ блок самодиагностики, который, кроме чтения неисправностей и функциональных параметров всех электронных систем, позволяет также осуществлять регулировки, активации, сброс сигналов на борту автомобиля, перепрограммирование ключей и конфигурации. Конфигурация необходима при замене неисправной детали. Новые блоки управления, например, airbag можно купить, как запасные части. Они могут быть установлены на различные модели одной и той же марки автомобиля. Однако чтобы адаптировать их на данный автомобиль, необходимо произвести их конфигурацию.

В целях удобства работы со сканером их изготовители предусматривают беспроводную радиосвязь сканера с компьютером, что особенно важно при диагностировании крупногабаритных транспортных средств – грузовых автомобилей и автобусов. Для упрощения операций диагностирования может предлагаться специальный мобильный телефона с наушниками и с микрофоном, которые подсоединены к системе связи с оператором производителя сканера. Оператор может войти в связь на расстоянии со сканером на СТО, оказывая необходимую поддержку для решения устранения неисправности. Кроме этого может использоваться и телевизионная связь, что позволяет оператору производителя сканера наблюдать за показаниями сканера на расстоянии и дать рекомендации по устранению неисправности работнику СТО.

Для более точного определения входных и выходных сигналов электронного блока управления более простыми сканерами может применяться разветвитель сигналов. Он представляет собой комплект кабелей и разъемов, подключаемых между электронным блоком управления и жгутом проводов для доступа к входным и выходным сигналам. В состав разветвителя входит коммутационная панель для подключения осциллографа к любой цепи жгута.

Рис. Разветвитель сигналов РС-2 (Россия)

Работа отдельных датчиков может быть продублирована специальным имитатором типа ИД-4 (Россия).

Рис. Имитатор датчиков

Он предназначен для имитации выходного напряжения потенциометрических и резистивных датчиков электронной системы управления двигателей с системой впрыска топлива бензиновых двигателей. Данный имитатор позволяет имитировать датчик положения дроссельной заслонки, потенциометр регулировки СО, датчик давления в коллекторе, датчик атмосферного давления, датчик массового расхода воздуха, другие датчики давления. При помощи имитатора определяют местонахождение неисправности: датчик, жгут или блок управления. Входящие в состав имитатора кабели позволяют подключаться к разъемам различных типов.