Предпосылки для создания отечественных средств бортовой диагностики для автомобилей категории М1 и М2

Полный текст

Введение

Стратегия развития транспортного машиностроения РФ на период до 2030 года и её цели, поставленные правительством, являются предпосылками для разработки отечественной системы бортовой диагностики (БД) колесных транспортных средств (ТС) категории М1 и М2. В результате проведения анализа литературных источников в сфере автомобильных систем БД отмечено, что автор [1] охватывает только обзор ключевых понятий и параметры OBD-II стандарта, его назначение и роль в системах, оказывающих влияние на выбросы вредных веществ с отработавшими газами в атмосферу. В книге приведён набор функции, обзор технологий и методов диагностирования, включая различные режимы диагностического сканера, а также способы настройки экрана пользователя. В работах [2, 3] описана реализация информационной системы определения неисправностей в процессе эксплуатации легковых и автономных ТС, решены задачи по определению отклонений в работе автомобиля в процессе эксплуатации. Особое внимание уделено диагностике неисправностей системы зажигания автомобилей. В статье [4] освещены проблемы, возникающие при технической эксплуатации и диагностике современных автомобилей, связанные с внедрением электронных систем управления его отдельными узлами. В рамках разработки распределенной информационно-советующей системы диагностики и управления автомобилем описаны ожидаемые результаты внедрения разработанных технических решений. Анализ доступных источников показал, что работы, описывающие ключевые требования к системам и функциям БД, построенным с учетом современных стандартов (ISO 27145, ISO14229), в литературных источниках практически отсутствуют. При этом предпосылки для разработки подобных систем в имеющихся источниках информации устарели и требуют уточнений, т.к. не соответствуют новейшим требованиям, предъявляемым к системам такого типа. Исходя из вышеприведённого анализа сделан вывод о необходимости подготовки данного обзора с целью обобщения имеющихся данных из мирового опыта по построению и реализации систем БД. Данный анализ может быть значимым и актуальным в рамках стратегии развития отечественного машиностроения.

Цель настоящей работы состоит в формулировании общих принципов построения таких систем, которые позволили бы наметить рациональные технические решения для поставленной задачи по созданию собственной отечественной диагностической среды для ТС. В ходе выполнения исследования проведен анализ диагностических инструментов, используемых зарубежными производителями в условиях дилерских центров для поиска неисправностей и ремонта автомобилей категории М1 и М2. Данная работа направлена на изучение, рассмотрение и сравнение диагностических функций различных оригинальных дилерских диагностических средств, анализ содержания определяющих их нормативных документов, с разработкой конкретных рекомендаций по созданию собственных диагностических средств, обеспечивающих эффективное импортозамещение имеющихся для этого зарубежных технологий, часто защищенных патентами.

В связи с неуклонным ростом мирового парка автомобилей при усложнении их рабочих функций, ростом числа электронных блоков управления (ЭБУ) и их технологичности на борту ТС, возрастает потребность в средствах доступа к показателям работы бортовых электронных систем на конечных стадиях их производства и эксплуатации. Такие системы, с учетом их назначения, принято именовать соответственно системами End Of Line (EOL) и диагностическими («сканирующими») системами [5]. В настоящее время такие системы широко используются при организации контроля технического состояния ТС.

Современные рационально построенные системы БД позволяют контролировать режимы работы автомобильных систем, выявляя нарушения и обеспечивая коррекцию параметров в процессе работы ТС, повышая надежность их работы. Такое оборудование должно обеспечивать полноценную реализацию всех предусмотренных функций, состав которых зависит от особенностей диагностируемых систем, уровня их совершенства и поставленных задач. Подобные системы делятся на два класса: универсальное и, так называемое, дилерское диагностическое оборудование.

Функции первого указанного выше класса диагностического оборудования жестко регламентируется международными стандартами на системы БД ТС, их задачей является устранение неисправностей электронных систем автомобилей с ДВС, влияющие на выброс вредных веществ в атмосферу.

При этом функции систем автомобиля, напрямую не связанных с экологическими требованиями (например, системы обеспечения комфорта), остаются за пределами регламентированной зоны и контролируются оборудованием другого класса, т.е. специализированным дилерским оборудованием разработанным производителем для конкретной марки или семейства ТС. В настоящее время в мировой практике известно большое число подобных систем, отличающихся разнообразием построения и содержания решаемых задач. В данном обзоре рассмотрены диагностические устройства компаний, относящихся к трём основным автомобильным рынкам Европы, Азии и Северной Америки.

В настоящей статье в качестве объектов для проведения научного анализа рассматривались диагностические системы [6]:

1. Mercedes Xentry – система диагностики, которая является официальным дилерским программным обеспечением (ПО) Mercedes, Smart, Maybach.
2. ODIS (Offboard Diagnostic Information System) – современная версия дилерской диагностики для VAG группы (Audi, Seat, Skoda, Volkswagen).
3. Renault CanClip – диагностическая система используется дилером Renault.
4. HDS (Honda Diagnostic System) – программа диагностики используемая дилерами Honda и Acura в своих представительствах.
5. IDS – (Integrated Diagnostic System) – это текущий оригинальный инструмент дилеров (Ford, Lincoln, Jaguar, Mazda).

Использование оригинального инструмента, предоставляет доступ к диагностике высокого уровня, с максимальным набором функций, справочного материала, функцией консультации в службе поддержки, руководства пользователя, схемам, диаграммам и трёхмерной модели компонентов, их функций и месторасположения, описанию известных неисправностей, в том числе процедурам предписанной (ведомой) диагностики, а также доступ по VIN к составу ТС. Такие сканирующие инструменты обеспечивают доступ ко всем диагностическим кодам неисправностей автомобиля (не только по OBD-II, но также и UDS протоколу) и позволяют сканировать ЭБУ в том числе системы: кузовной электроники, курсовой устойчивости, подушек безопасности, трансмиссии, активной безопасности и ассистентов помощи водителю, управления подвеской, климатом и прочих [7, 8].

Дилерские системы позволяют просматривать потоки данных, функционировать в качестве графических мультиметров или цифровых осциллографов. Выполнять построение графиков, делать мгновенные снимки (стоп-кадры) необходимых параметров, считать и записывать произошедшие сбои в процессе работы. Профессиональные инструменты сканирования способны одновременно отображать осциллограмму и до восьми значений диагностируемых параметров (данные датчиков, состояние системы и т.д.).

Инструменты БД дилера работают в двунаправленном режиме, т.е. способны управлять исполнительными механизмами и выполнять различную самодиагностику, например, командовать выходами и инициировать модулю ТС для выполнения таких задач, как:

• управление кузовной электроникой (включение-выключение фар, управление работы дворников, работа приводов дверных замков, изменение цвета стилевой подсветки);
• регулирование уровня пневмоподвески;
• проверка работоспособности топливной системы;
• запуск вентилятора(ов) охлаждения;
• изменение оборотов холостого хода двигателя;
• открывание и закрытие соленоидов системы рециркуляции выхлопных газов;
• диагностика топливных форсунок;
• тесты утечки и управление продувкой системы улавливания паров топлива;
• проверка работоспособности предпускового подогревателя;
• проверка работоспособности климатической установки.

При замене модуль-блока оригинальный инструмент сканирования позволяет выполнять процедуры инициализации и адаптации различных систем. Процесс «кодировки» включает в себя процедуры обучения: датчика угла поворота рулевого колеса после операции развал-схождение колес, датчиков рыскания (угловой скорости), системы ADAS, датчиков давления в колёсах, мультимедийной системы, ключей и иммобилайзера системы бесключевого доступа, доступные только при использовании заводского инструмента диагностики.

Возможность перепрограммирования ЭБУ на автомобилях вторичного рынка – преимущество дилерского ПО. Только представители производителя оригинальной БД могут предоставить корректные, стабильные и проверенные флэш-файлы для перепрограммирования ЭБУ современных ТС в их числе ABS, ACU, BCM, CCU, ECU, TCM, SCU и прочее.

Несмотря на различия рассматриваемых средств диагностики, набор функций связи, для оригинальных устройств идентичен и соответствует ISO 15765 и ISO 14229. На основании проведённой работы, была составлена таблица 1, в которой представлен сравнительный анализ типичных функций дилерского диагностического ПО.

Таблица 1. Сравнительный анализ типичных функций дилерского диагностического программного обеспечения

Table 1. Benchmarking analysis of typical functions of dealers’ diagnostics software

В ходе выполнения работы рассмотрены функциональные возможности дилерской БД, в результате, анализ позволяет выдвинуть ключевые требования к отечественной системе диагностики с учетом специфических особенностей и условий эксплуатации ТС, для чего в первую очередь необходимо провалидировать функции:

• сигнализатора неисправностей;
• обнаружения диагностических кодов с учетом их статуса;
• записи и обновления кадров, сохраненных диагностических данных;
• обнаружения, хранения и удаления диагностических кодов и другой диагностической информации;
• чтения параметров управления силовым агрегатом, включая статусы диагностических мониторов;
• отображения результатов автоматических контрольных тестов;
• отображения паспортных данных по системе управления силовым агрегатом, включая значения эксплуатационной эффективности мониторов.

На основании анализа свойств известных примеров дилерского оборудования можно сформулировать следующие требования к разрабатываемым собственным средствам диагностики, которые должны обеспечивать:

• связь со всеми входящими в состав ТС блоками управления, подключенными к диагностической шине CAN через межсетевые интерфейсы;
• оценку работоспособности линии связи с входящими в состав ТС ЭБУ;
• конфигурирование состава (упорядочивание списка и идентификационных признаков) ЭБУ, объединенных шиной CAN на конкретном ТС;
• инициализацию (сброс адаптивных и пользовательских настроек к исходным значениям) для каждого ЭБУ;
• выполнение адаптивных настроек систем и компонентов на автомобиле;
• чтение пользовательских настроек, содержащихся в ЭБУ на ТС;
• редактирование пользовательских настроек для имеющих данную функцию ЭБУ;
• осуществление пользовательских функций и принудительно-выполняемых корректирующих процедур;
• чтение в защищенном режиме содержимого основной, условно разрешенной для модифицирования части ПО каждого ЭБУ входящего в состав ТС;
• запись в защищенном режиме ПО в каждый ЭБУ входящий в состав ТС;
• чтение диагностической информации, статусов, значимости и класса параметров, содержимого сохраненных «стоп-кадров» и диагностических счетчиков от каждого ЭБУ входящего в состав ТС.

Заключение

Инструменты диагностики производителя оригинального оборудования обладают обширным функционалом и являются совершенными средствами. Они способны выполнять все предусмотренные производителем функции на автомобилях данной марки. Учет мировых тенденций в части внедрения передовых методов диагностики, позволяет развивать принципиально новые инструменты для создания отечественной диагностической среды. В рамках реализации системы диагностирования необходимо опираться на перспективные протоколы по стандартам ISO 27145 и ISO 14229.

Реализация разработанных в рамках настоящей работы рекомендаций по составу и содержанию функций отечественных средств диагностики позволит достигнуть следующих результатов:

Создать собственные компетенции, сформировать научно-технологический задел в области разработки собственных систем диагностики с учетом свойств аналогичных систем зарубежных разработчиков.

Улучшить организацию процесса диагностики, уменьшив затраты времени на проведение работ, снизив непроизводственные потери при локализации неисправностей, используя сервисы предписанной («ведомой») диагностики с доступом к схемам автомобиля.

Обеспечить безопасную эксплуатацию ТС, организуя мониторинг за техническим состоянием автомобилей.

Повысить качество диагностического обслуживания автомобилей в результате получения возможности контролировать прямые и косвенные диагностические параметры систем автомобиля, выполнять процедуры калибровки и перепрограммирования в условиях производства и обслуживания.

Снизить влияние человеческого фактора в сфере технического обслуживания эксплуатируемого транспорта.

Выполненный научный анализ особенностей существующего диагностического оборудования позволяет определить актуальные направления при реализации принципиально нового направления в БД в РФ, что способствует повышению уровня компетенции отечественных специалистов и разработок в данной области.

На этой основе специалисты ФГУП «НАМИ», учитывая имеющийся опыт зарубежных производителей и опираясь на законодательную базу, смогут использовать собственный подход к построению систем БД, максимально адаптированный к условиям эксплуатации автомобилей в России.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Конфликт интересов. Автор декларирует отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Автор заявляет об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследований.

ADDITIONAL INFORMATION

Competing interests. The author declares no any transparent and potential conflict of interests in relation to this article publication.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Об авторах

Владислав Анатольевич Завойкин

Автор, ответственный за переписку.
Email: vlad.zavoykin@nami.ru
ORCID iD: 0000-0002-2624-9280
SPIN-код: 7703-0195

инженер, аспирант

Список литературы

Дополнительные файлы