Система OBD

См. также:

Назначение и конструкция системы OBD MAN

Общая информация

HD-OBD — это сокращение Heavy Duty-On Board Diagnose (Бортовая диагностика в тяжелых условиях работы). Система бортовой диагностики (OBD) устанавливается на автомобиле для контроля выброса выхлопных газов, который должен оставаться в пределах нормы, с помощью сохраняемых на компьютере кодов неисправностей для сбоев и устранения их вероятных причин. Heavy Duty (HD) в данном случае обозначает тяжелые грузовые автомобили.

Еще в 1988 г. ответственные органы штата Калифорния в США сократили уровень предельно допустимых выбросов, потребовав дополнительной установки на автомобилях систем автоматического контроля. В 1994 г. это положение было принято другими штатами США, а в 1996-м предельные допуски были дополнительно опущены. В Европе эти предельные допуски были приняты в 2001 г. как OBD или EOBD для легковых автомобилей.

С принятием законов Euro 4 и Euro 5 предписания OBD (OBD ступени 1) стали применяться и к тяжелым грузовым автомобилям, а предписания контрольного измерения NOx (которые вступают в силу для всех автомобилей с октября 2007 г.) ограничивают выброс NOx в автомобилях. С октября 2009 г. предписания OBD ступени 2 будут применяться также к газовым двигателям.

Для достижения предельных значений выбросов для Euro 4 и Euro 5 многие изготовители внедряют наряду с системой SCR (Selective Catalytic Reduction) систему обработки отработанных газов, которая предназначена для добавления и дозаправки реагента (AdBlue®). В результате несоблюдения требования дозаправки AdBlue® или наполнения водой вместо AdBlue® значение выбросов NOx автомобиля превышает допустимое значение в два-четыре раза, при этом ходовые свойства не ухудшаются. Во избежание этого комиссия CATP (Committee for Adapting to the Technical Progress) в Брюсселе включила «Требования по обеспечению полной эффективности мер для уменьшения выбросов NOx» (в дальнейшем называемые сокращенно контрольные измерения NOx) в технические приложения к закону, которые вступают в силу с октября 2007 г. при первом допуске в эксплуатацию. Для соблюдения технологического нейтралитета предписания применялись до опубликования технических приложений в июне 2005 г. ко всем устройствам, предназначенным для уменьшения выбросов оксидов азота, а также к двигателям с рециркуляцией отработанных газов.

Назначение системы OBD

Эта норма OBD делает возможным использование в будущем впервые во всем мире почти для всех автомобилей единой диагностической системы компонентов для выпуска отработанных газов.

Система бортовой диагностики помогает достигнуть следующих целей.

Постоянный контроль связанных с выбросом функций и компонентов автомобиля, в том числе системы впрыска топлива, рециркуляции отработанных газов и обработки выхлопных газов

Введение единой лампы MIL (Malfunction Indicator Lamp), предупреждающей о сбоях, для сообщения водителю о связанных с выбросом сбоях

Введение стандартизированного регистратора неисправностей, в котором сохраняются устанавливаемые производителем единые номера ошибок — P-коды (Powertrain Code)

Введение единой диагностической розетки для легковых и грузовых автомобилей (кодировка для систем 12и 24В), а также единого протокола диагностики для обмена данными со стандартизированными диагностическими тестерами

Прибл. с 2010 г.: Использование информации OBD при ежегодном контроле токсичности отработанных газов компетентной сертифицирующей службой (например, TÜV)

Законодательные нормы

OBD ступени 1

С октября 2006 г. для всех двигателей

Контроль двигателя на предмет предельных допусков OBD

- NOx < 7 г/кВтч, частицы < 0,1 г/кВтч в сокращенном цикле ESC, контроль обработки отработанных газов на предмет Major Functional Failure, например проверка наличия катализатора

OBD ступени 1 с контрольным измерением NOx

С октября 2007 г. для всех двигателей

Для выполнения нормативных предписаний по контрольным измерениям NOx на двигателях MAN с AGR выбросы NOx контролируются с помощью лямбда-зонда, устанавливаемого после турбокомпрессора. На двигателях с системой MAN-AdBlue® выбросы NOx контролируются датчиком NOx, устанавливаемым после редукционного катализатора в глушителе, а уровень AdBlue измеряется датчиком уровня в баке AdBlue®.

Если выбросы NOx превышают предельно допустимые значения (для Euro 4 — 3,5 г/кВтч; для Euro 5 — 2,0 г/кВтч) более чем на 1,5 г/кВтч или бак AdBlue®пустой, то отображаемая на дисплее для водителя индикация неисправности сопровождается миганием MIL в специальном аварийном режиме. Одновременно (кроме некоторых нормативных исключений) в регистратор неисправностей заносится нестираемая запись (с большим периодом хранения информации), в которой сохраняются причины превышения NOx в течение 400 дней, или 9600 часов работы. Кроме того, сохраняется время, в течение которого автомобиль используется или использовался в условиях сбоя. Законодатель имеет право требования льгот по таможенным пошлинам, если эксплуатация автомобиля с соответствующей неисправностью подтверждена документально.

При превышении предельных допусков OBD (7 г/кВтч) или пустом баке AdBlue® требуется уменьшение момента вращения до 60 % от момента вращения двигателя (или до 75 % в автомобилях массой менее 16 тонн). При пустом баке AdBlue® требуется немедленное уменьшение момента вращения, при неисправностях системы контроля NOx — через 50 часов, если неисправность, отображаемая с помощью MIL, не была устранена в течение этого времени.

OBD ступени 2

С октября 2009 г. для всех двигателей, с октября 2008 г. для новых моделей

Контроль двигателя и обработки отработанных газов на предмет предельных допусков OBD

- NOx < 7 г/кВтч, частицы < 0,1 г/кВтч в сокращенном цикле ESC (однако с проверкой пороговых значений OBD для OBD 2 комиссией)

- Контроль степени эффективности катализаторов (в ходе приемки необходимо проверить работу системы OBD с помощью старых катализаторов)

- Анализ информации от интерфейса приборов автомобиля, которая повлияла на правильную работу системы контроля выбросов отработанного газа

Предельно допустимые выбросы HD-OBD

1 NOx (г/кВтч)

2 Частицы (г/кВтч)

3 Предельный допуск NOx EURO 5 для мигающего MIL

4 Предельный допуск NOx EURO 4 для мигающего MIL

5 Предельный допуск NOx EURO 4 и EURO 5 для снижения крутящего момента:

– температура окружающего воздуха от -7 до +35°C

– ниже уровня моря < 1600 м

– температура охлаждающей жидкости < 70°C

6 Предельные допуски OBD ступени 1 и 2 для EURO 4 и EURO 5

7 Предельно допустимые выбросы EURO 5 (2009 г.)

8 Предельно допустимые выбросы EURO 4 (2006 г.)

Схема конструкции двигателя с катализатором PM и внешним охлаждением AGR

(1) Блок управления EDC7 (A435)
(2) Датчик давления нагнетания с датчиком температуры наддувочного воздуха (B623)
(3) Диагностическая розетка HD-OBD (X200)
(4) Автомобильный компьютер (A403)
(5) Датчик температуры атмосферного воздуха (B269)
(6) Центральный бортовой компьютер (A302)
(7) Сигнальная лампа OBD MIL (H478)
(8) Лямбда-зонд (B322)
(9) Датчик относительного давления отработанных газов (B683)
(10) Датчик температуры отработанных газов (B561)
(11) Клапан пропорционального регулирования турбокомпрессора (Y340)
(12) Регулятор AGR (E-AGR) с регулировкой положения и датчиком движения (B673)
(13) Клапан пропорционального регулирования E-AGR (Y458)
(14) Отключающий клапан сжатого воздуха (Y460)

Схема конструкции двигателя с системой MAN AdBlue®

(1) Датчик давления нагнетания с датчиком температуры наддувочного воздуха (B623)
(2) Блок управления EDC7 (A435)
(3) Диагностическая розетка HD-OBD (X200)
(4) Автомобильный компьютер (A403)
(5) Датчик температуры атмосферного воздуха (B269)
(6) Центральный бортовой компьютер (A302)
(7) Сигнальная лампа OBD MIL (H478)
(8) Дозировочный модуль (Y436)
(9) Подающий модуль с блоком управления дозированием AdBlue® DCU 15 (A808)
(10) Датчик уровня заполнения/температуры AdBlue® (B628)
(11) Датчик влажности воздуха с датчиком температуры (B996)
(12) Датчик NOx (B994)
(13) Датчик температуры отработанных газов (B634)
(14) Датчик температуры отработанных газов (B633)

Контрольные измерения NOx

Принцип контрольных измерений NOx

Контроль NOx со стороны компании MAN основан на оценке результатов измерений выбросов с помощью датчика в отработанных газах в сравнении с расчетом выбросов в моделях с исправной системой контроля выбросов. В двигателях с системой MAN AdBlue® используется датчик NOx. В двигателях с внешним охлаждением AGR используется широкополосный лямбда-зонд.

Принцип контрольных измерений NOx в двигателях с системой MAN AdBlue®

Модели для расчета теоретических выбросов NOx в двигателях с системой MAN AdBlue® разделяются на блок управления двигателем, в котором проводится предварительный расчет выбросов NOx, и блок управления обработки отработанных газов, в котором рассчитывается теоретическое уменьшение NOx с помощью системы MAN AdBlue® и непосредственно проводится контроль NOx.

Непосредственный контроль системы MAN AdBlue® осуществляется в блоке управления дозированием AdBlue® (DCU 15) посредством расчета эффективности и предельной эффективности предельного допуска NOx для предупреждения водителя (3,5 г/кВтч) и уменьшения крутящего момента (7 г/кВтч).

Если в двигателях с системой MAN AdBlue® при отказе системы выбросы NOx составляют менее 7 г/кВтч, то нормативное уменьшение крутящего момента выполняется немедленно только при пустом баке AdBlue®. При неисправной системе контроля NOx (отказ датчика NOx, прерывание CAN отработанных газов с блоком управления двигателем или отказ датчика уровня заполнения AdBlue®) — только через 50 часов. Индикация неисправности, связанной с выбросами NOx, или отказа датчика отображается на дисплее для водителя и сопровождается миганием MIL в специальном аварийном режиме сразу же после появления, затем следует запись в регистратор неисправностей. Эту запись о сбое запрещается удалять в течение 400 дней, или 9600 часов работы.

Объем ячейки памяти в блоках управления для записи неисправностей ограничен, поэтому некоторые длительные неисправности записываются под одним номером. В двигателях с системой MAN AdBlue® появляются следующие длительные неисправности:

Принцип контрольных измерений NOx в двигателях с внешним охлаждением AGR

Для контроля выбросов NOx в двигателях с рециркуляцией отработанных газов законодательством предусмотрен альтернативный метод измерений с помощью датчика NOx в отработанных газах при наличии подтверждения в сертификате. С помощью этого альтернативного метода измерений достигается аналогичная абсолютная точность по времени. Поэтому компания MAN рекомендует использовать для контроля выбросов NOx в двигателях с AGR широкополосный лямбда-зонд, который обеспечивает возможность точного определения выбросов NOx двигателя.

Принцип контроля в двигателях с внешним охлаждением рециркуляции отработанных газов основан на первичной зависимости выбросов NOx от содержания кислорода и массы заряда (воздушной массы и массы отводимых отработанных газов) в цилиндре в постоянных рабочих точках. Аналогично принципу предварительного расчета выбросов NOx расчетные параметры двигателя с исправной системой рециркуляции отработанных газов записываются для всех параметров в зависимости от точки нагрузки в основных характеристиках модели. Изменение коэффициента избытка воздуха лямбды-датчика при отклонении отдельных параметров в выполняемом режиме движения в зависимости от соответствующих условий расчетных параметров на испытательном стенде учитывается в функциях корректировки.

Пороги предупреждения для контрольных функций выбросов NOx записаны в граничных характеристиках разности лямбда-показателя в качестве отклонения расчетного лямбда-показателя при исправной системе рециркуляции отработанных газов. Они определяются при исполнении соответствующего дросселирования посредством заглушек в системе рециркуляции отработанных газов в зависимости от рабочих точек (для Euro 4: граничные характеристики разности лямбда-показателя в соответствии с количеством выбросов NOx 5 г/кВтч в ETC для предупреждения водителя с помощью MIL и количеством выбросов NOx 7 г/кВтч в ETC в соответствии с пороговыми значениями OBD для уменьшения крутящего момента до 60 %).

Если разность расчетного и измеренного лямбда-показателя зонда в выхлопной трубе превышает предельное значение граничных характеристик разности, то возникает соответствующая реакция на неисправность. Для обеспечения нормативной точности контроля выбросов NOx без связанных с риском сообщений о неисправностях при исправной рециркуляции отработанных газов выполняется калибровка лямбда-зонда в режиме принудительного холостого хода двигателя до содержания кислорода окружающего воздуха. Таким образом, компенсируются допуск и отклонение датчиков от версии программного обеспечения блока управления.

Если в двигателях серии D26 с внешним охлаждением AGR при отказе системы рециркуляции отработанных газов выбросы NOx составляют менее 7 г/кВтч (уменьшение NOx внутри двигателя), то выполняется нормативное уменьшение крутящего момента только при появлении неисправностей системы контроля NOx через 50 часов после отказа лямбда-зонда. Индикация отказа датчика отображается на дисплее для водителя и сопровождается миганием MIL в специальном аварийном режиме сразу же после появления, затем следует запись в регистратор неисправностей. Эту запись о сбое запрещается удалять в течение 400 дней, или 9600 часов работы.

В двигателях серии D20 выполняется уменьшение крутящего момента также при обнаружении недостаточного коэффициента AGR и вследствие этого слишком высокой концентрации NOx во время контроля лямбда-зонда (SPN 3930). Уменьшение выполняется после подтверждения возникшей неисправности, даже если неисправность появляется неоднократно в течение 3 циклов движения подряд. Таким образом, номер SPN MAN отображается на дисплее сразу же после первого появления неисправности в первом цикле движения, а MIL начинает мигать и крутящий момент уменьшается только после третьего цикла движения.

Цикл движения состоит из пуска, режима работы и выключения двигателя. Цикл движения при цепочке неисправностей выполняется, только если проверялась эта цепочка неисправностей.

Объем ячейки памяти в блоках управления для записи неисправностей ограничен, поэтому некоторые длительные неисправности записываются под одним номером. В двигателях MAN с внешним охлаждением AGR появляются следующие длительные неисправности:

Порядок действий при техобслуживании

Записи в долговременном регистраторе неисправностей запрещается удалять, поэтому с помощью MAN-cats® можно отменить реакцию на неисправность в отдельном пункте меню (мигание MIL и уменьшение крутящего момента) после устранения неисправности в EDC или DCU. При сбросе в блоке управления записываются дата, время и ключевой диск MAN-cats®.