Home ] Up ] Pressure ] [ PC-диагностика ] Tools ] Tools1 ] x431 ] Scanner CJ-II ] ISO9141Device ] OEM KIA GDS ] Holder for Tools ] PCbased ] PCscanAE ] story ] PC vs. Scanners ] My workplace ]

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

PC-based Lab Scope for EFI Diagnostic

В далеком 1997 году для диагностики и ремонта инжекторных систем подачи топлива был разработан, изготовлен и успешно использовался лет 10 самодельный компьютерный стенд диагностики параметров электронной системы управления двигателем, исполнительных устройств и датчиков бензиновых двигателей легковых автомобилей.
Выражаю глубокую признательность Vlad Vdovychenko (Hardware Engineer, Canada), разработавшего программное обеспечение этого стенда компьютерной диагностики.

Полностью эта статья в http://alflash.com.ua/Learn/pc.pdf

Инструкция по пользованию, примеры использования, программное обеспечение этого стенда диагностики.

С первого появления персональных компьютеров у их владельцев возникает соблазн использовать это мощное вычислительное средство для решения самых разнообразных задач. В этой статье рассмотрена практика создания и использования этих современных «феликсов» для проверки параметров систем управления современным двигателем с помощью обычного многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и программы ввода, анализа и отображения данных.
На основе обычного компьютера и АЦП был изготовлен стенд для диагностики систем электронного управления подачей топлива бензиновых двигателей легковых автомобилей.

Стенд был реализован на базе IBM-совместимого компьютера 486-DX2. В состав кроме компьютера, входят: плата 16-канального АЦП, модуль сопряжения, датчик разрежения, измеритель содержания СО, датчик давления, различные переходные коммутационные устройства и другие преобразователи.

Этот прообраз нынешних мотор-тестеров предназначен для ввода и обработки сигналов датчиков, исполнительных устройств автомобиля, дополнительных датчиков, необходимых для диагностики, а также управляющих воздействий ЕСМ. Его применение позволяет провести анализ работы электронной системы управления подачей топлива, повысить достоверность диагностики и значительно сократить время на поиск неисправностей, регулировку в разных режимах работы двигателя без отключения блока управления, то есть в реальном масштабе времени и нагрузок (Таблица 1)

Время открывания форсунок, k0 (Tf), мс 

0.5…50

Печатная плата АЦП

 

 

Напряжение датчика воздуха, к1( MAF или MAP), В

0…12

Разрежение во впускном коллекторе, k3 (MAP), мм. рт.ст.

0…1000

Давление в топливной системе*, k2 (Pt), кг\см.кв.

0.3…5

Напряжение датчика кислорода (O2S), k4 (Uco), В

0…2.5

Напряжение датчика дроссельной заслонки, k5(Utp), В

0…12

Напряжение бортовой эл. сети, k9( Ubat), В

0…20

Аналог. вход преобразователя частоты**, k6 (W3), В

0…6

Напряжение датчика температуры, k7 Ut), В

0…12

Ток стартера, k8 (Ist), А (определятся шунтом)

0…200

* - при использовании электронного датчика давления
** - отдельное устройство

 

Принцип работы стенда заключается в том, что в память компьютера водятся преобразованные (АЦП, A/D Conv.) данные сигналов датчиков автомобиля и дополнительные параметры системы управления двигателем. Ввод данных происходит в течение некоторого, заранее заданного времени, в режимах холостого хода, увеличения и «сброса» скорости вращения двигателя. После этого проводится анализ полученных результатов и делается выводы о правильности работы системы и наличии неисправности. Возможен просмотр зависимости параметров работы топливной системы не только во времени, но и в зависимости от другого параметра. Это позволяет изучить взаимосвязи между значениями различных параметров, то есть построения графиков корреляционной зависимости одного параметра от любого другого.

В рассматриваемом варианте стенда реализована возможность одновременного ввода данных через 9 входных каналов. При этом каждый из них «подготовлен» для ввода своей группы данных.

Канал k0 считывает время открывания эл/магн. форсунок (Tf), которое определяет количество топлива, поступающее во впускной коллектор двигателя.

Датчик количества воздуха производит измерение объема воздуха поступающего в двигатель. Его выходное напряжение вводится через канал k1 (MAF).

В состав стенда входит датчик разрежения во впускном коллекторе, позволяющий определять режим работы двигателя (канал k3, MAP).

Канал k2 предназначен для ввода параметров давления в топливной системе автомобиля (Pt), показаний газоанализатора или других внешних диагностических приборов.

Через канал k5 обычно вводится напряжение датчика положения дроссельной заслонки (Utp), но возможно использование и для ввода значений других параметров, например, датчиков положения коленвала или распредвала.

Канал k7 предназначен для ввода напряжения датчика температуры двигателя (Ut) или других датчиков.

Канал k8 предназначен для ввода (с помощью специального «токового» датчика) тока стартера в режиме заведения двигателя или при проверке относительной компрессии в цилиндрах (Ist).

Через канал k4 обычно вводится напряжение кислородных датчиков (Uco).

Канал k6 - аналоговый вход выходного напряжения преобразователя частоты (W3), С помощью этого канала можно проверять датчики потока воздуха, частота выходного напряжения которых определяется количеством воздуха поступающего в цилиндры.
Естественно, назначение входов стенда можно изменять в рамках допустимых значений входного напряжения. Например, через канал k5 вводить напряжение на датчике температуры (для ECM) или любое другое напряжение. Через канал k0 вводить напряжение частотно-зависимых датчиков потока воздуха.

Естественно, назначение входов стенда можно изменять. Например, через канал k5 вводить напряжение на датчике температуры (для ECU) или любое другое напряжение. Через канал k0 вводить выходное напряжения датчика потока воздуха Mitsubishi, у которого в зависимости от количества проходящего воздуха, изменяется частота выходного напряжения.

На основании введенной информации производится расчет дополнительных параметров, необходимых для анализа работы электронной системы впрыска топлива:

W2 - частота вращения двигателя, пересчитывается через измеренный период открывания форсунок (об/мин),

QF(=Tf х W2) - произведение времени открывания форсунки на частоту ее включения, т.н. "условный "расход топлива",

T2 - период времени между импульсами на форсунках(мсек),

I1 - ток стартера (А),

DW - первая производная скорости вращения двигателя (скорость нарастания оборотов),

PA - разрежение во впускном коллекторе (mm Hg),

W3 - частота вращения двигателя, пересчитанная через индуктивный датчик, устанавливаемый на свечном проводе,

СО1 - %-ое содержание СО в выхлопных газах, вводится непосредственно с СО-метра.

Одной из важных особенностей описываемого стенда является возможность считывания и программной дешифрации кодов самодиагностики (п.5 на этой странице) значительной части электронных инжекторных систем.

 

_borders/Image10.gif Рис.1
  Н
а рис.1. представлены характеристики двигателя автомобиля Hyundai (дв.4G-p, FI-MP) с четко выраженным "провалом" (W2) при резком нажатии педали газа) и большим расходом топлива. В результате компьютерной диагностики и анализа полученных данных было установлено, что при нажатии педали газа не происходит компенсации резкого открывания дроссельной заслонки подачей дополнительного топлива. Кроме того, после отпускания педали газа, не происходит уменьшение времени открывания форсунок (и, соответственно, прекращения подачи топлива), т.е. двигатель не переходит в т.н. режим "принудительного ХХ". В результате проверки навесного оборудования была обнаружена неправильная регулировка датчика положения дроссельной заслонки. После регулировки положения датчика недостатки автомобиля были устранены (рис.2).

_borders/Image11.gif Рис.2

Результатом использования стенда является база данных, содержащая информацию о режимах работы двигателя, напряжений датчиков двигателя, состоянии навесного оборудования, правильности функционирования системы впрыска топлива. Сохранение полученных данных позволяет производить сравнительный анализ однотипных систем впрыска топлива разных автомобилей.

Рассмотрим конкретный пример анализа полученных данных. На рис.3 представлены параметры работы двигателя МА10 (автомобиль Nissan March). График изменения отражается соответствующим цветом. Весь рассматриваемый промежуток времени разбит на шесть характерных участков:

А, холостой ход двигателя,

В, время начала "разгона" двигателя. Этот промежуток времени характеризуется резким уменьшением разрежения во впускном коллекторе, на что ECU реагирует значительным увеличением времени и частоты открывания форсунок.

_borders/Image12.gifС, время "разгона" двигателя. Этот участок характеризуется увеличением скорости вращения двигателя(W2), напряжения датчика потока воздуха (k1), практически постоянной величиной разрежения во впускном коллекторе (k3). При этом, несмотря на увеличение напряжения датчика потока воздуха, время открывания форсунок (t3) уменьшается.

t3, время открывания форсунок, мс

3.1

k1, выходное напряжение датчика воздуха, В

1.73

k3, разрежение во впускном коллекторе, mm Hg

380

W2, частота вращения, об./мин

990

k5, напр. датчика холостого хода *педаль гага отпущена)

ХХ (датчик разомкнут)

k9, напряжение бортовой эл. сети, В

14.4

 Рис.3

D время торможения двигателя. Педаль газа отпущена, разрежение во впускном коллекторе резко увеличивается, напряжение датчика потока воздуха - уменьшается, скорость вращения двигателя плавно уменьшается, но еще достаточно большая. ECU переводит двигатель в т.н. режим "принудительного ХХ", при котором  подача топлива практически прекращается.

F,  после снижения скорости вращения ниже заданного значения, инжекторная система двигателя переходит в режим холостого хода, т.е. возобновляется подача топлива.

Сохранение записанной информации в базе данных компьютера, позволяет прослеживать изменение параметров системы впрыска, изменение кондиции датчиков. Облегчается поиск и устранение неисправностей при их возникновении в процессе дальнейшей эксплуатации автомобиля, в том числе, посредством сравнения с параметрами аналогичных двигателей. Особый интерес представляет использование стенда для диагностики реального состояния кислородных датчиков.

  Необходимо отдавать себе отчет в том, что описываемый стенд является лишь инструментом для проведения диагностики и ремонта электронных систем управления подачей топлива, но никак не "волшебным" ящиком, который после подключения на экране дисплея укажет на неисправность... Его использование – один из способов «более пристального взгляда» на происходящее под капотом диагностируемого автомобиля. Применение такого рода стендов позволяет расширить «палитру» средств диагностики, уменьшить время поиска неисправностей и увеличить «отдачу рабочего места» техника, занятого диагностикой.

При анализе неисправностей конкретного автомобиля необходимо помнить, что возможны поломки, нарушения регулировок, "уход" параметров не только электронных (для диагностики которых предназначен описываемый стенд), но и механических узлов и компонентов. Поэтому большое внимание необходимо уделять получению интегральной оценки состояния автомобиля.

Эта разработка может быть отнесена к т.н. мотор-тестерам, статья о которых опубликована. Пятилетний опыт эксплуатации позволяют сделать вывод о об отсутствии их самодостаточности. Т.е. безусловно они являются подспорьем при проведении диагностики, но без понимания принципов работы инжекторной системы, без знания устройства и способов диагностики отдельных её систем, без учета степени влияния каждого датчика или исполнительного механизма на состояние автомобиля, может оказаться, что мотор-тестер всего лишь красивая "игрушка" для привлечения клиентов... Например, стенд никогда не сможет указать на причину "дергания" автомобиля при уменьшении (из-за грязи в баке) пропускной способности первичного топливного фильтра...

Кроме этого, введенная в 1994 (с 1996 обязательная) OBDII-диагностика ещё больше уменьшает значимость мотор-тестеров как средств диагностики инжекторных систем современных автомобилей. Но об этом в другой статье.

"Другие времена рождают другие песни" и с другими самодельными устройствами и приспособлениями для автодиагностики можно ознакомиться по ссылкам этой странички   

Я не занимаюсь распространением (продажей) этого стенда. Просто в процессе работы (диагностики, регулировки, ремонта инжекторных систем) возникла необходимость в дополнительных "инструментальных" средствах диагностики, что и было реализовано с помощью описанного стенда. Т.е. он существует в единственном экземпляре. Но приятно видеть, что некоторые его идеи реализованы в нынешних девайсах производителей мотор-тестеров и Labscope.

В качестве "переходников" используются соответствующие разъемы со списанных авто. Эти Breakout Box подключаются по принципу "что пришло, то ушло", но предусмотрены дополнительные контакты (клеммы) для подключения к РС (естественно все оформлено в соответствующем конструктивном виде). Например, используя разъем с б/у датчика положения дроссельной заслонки, ответную часть к нему из жгутов машины "под разборку", в соответствующем корпусе размещаем клеммы, к которым присоединены одноименные провода обоих разъемов (вилки и розетки).

Аналогично переходник для форсунок, но с добавлением параллельно контактам (через токоограничительный резистор) светодиода (или двух: зеленого и красного, с противоположным подключением) и т.д. Поэтому рассмотрите возможность самостоятельного изготовления этих  дополнительных устройств.

Стенд не ориентирован на инжекторные системы конкретных моделей автомобилей или определенного типа двигателей. Например, на разных двигателях выходное напряжение датчика потока воздуха имеет разный диапазон и амплитуду выходного напряжения, но в стенд их данные вводятся в виде напряжения. Причем в любой канал с допустимым диапазоном входного напряжения (того, что задано программно). Единственное ограничение - это обязательность подключения напряжения управления форсункой к каналу "k0", так как только этот канал предназначен для измерения длительности и, кроме того, по окончанию этого управляющего импульса, запускается опрос других каналов.

Напомню, что рассматриваемый стенд не только и не столько быстродействующий "осциллограф" (хотя возможно выполнение и этой функции). Главное его отличие состоит в том, что возможен не только просмотр изменений напряжений подключенных устройств, но и вывод на экран монитора зависимости, например, времени открывания форсунок во времени. То есть не напряжения их управления, а длительности открытого состоянии. При этом конечно надо, что АЦП обладал достаточной точностью измерения (хотя бы +/- 50мкс) и быстродействием . Естественно необходимо исключить ситуацию, при которой стенд (программа) будучи занята чем-то другим, пропустила моменты открывания и закрывания форсунки. Для этого необходимо использовать таймер, которому можно "поручить" измерение длительности и только по прерыванию (например, "готово" после отсчета длительности), опрашивать остальные датчики (суть входные каналы) и считывать из таймера результат последнего измерения.

При попытках повторения посоветую вначале разработать алгоритм работы стенда, потому что если просто вводить в РС последовательно результаты преобразования многоканального АЦП, то получится многоканальный осциллограф с запоминанием и не более того, но стенд должен быть умнее. Да и опыт приобретенный в результате его «изготовления» лишним никак не назовешь ;-)

При анализе неисправностей конкретного автомобиля необходимо помнить, что возможны поломки, нарушения регулировок, "уход" параметров не только электронных (для диагностики которых предназначен описываемый стенд), но и механических узлов и компонентов. Поэтому большое внимание необходимо уделять получению интегральной оценки состояния автомобиля.

Напомню, что в этой плате АЦП один, но 16-канальный! В одновременном вводе сигналов "сразу" со всех форсунок нет необходимости. Описанный стенд не предназначен для диагностики системы искрообразования. Эта задача достаточно специфична и требует соответствующего ВВ оборудования. В своей практике обычно я ограничиваюсь статическими проверками системы зажигания -  http://www.alflash.com.ua/tools.htm и не трачу время на изыскания ради изысканий...

© 2000-2013, В. Лещенко (aka alflash)

SiteHeart

Онлайн-консультация:

Вопрос через ICQ
Skype Me™! через Skype