CHẨN ĐOÁN TÍCH HỢP OBD

2.9.1. OBD.

OBD: Được viết tắt của từ (On - Board Diagnostics) hiểu là hệ thống

chẩn đoỏn được tớch hợp trong ECU. Hệ thống này bao gồm mỏy tớnh (bộ vi điều khiển) cựng phần mềm chẩn đoỏn và cỏc cảm biến. Hệ thống OBD giỏm sỏt chức năng của phun xăng EFI, đỏnh lửa ESA và cỏc hệ thống khỏc gồm cỏc cảm biến và cả bản thõn nú.

Vậy OBD về bản chất là một hệ thống điện toỏn sử dụng giải phỏp

‘nhỳng’ vi điều khiển vào việc tớnh toỏn, điều khiển hoạt động kiểm tra chẩn đoỏn. Hiện nay cú rất nhiều phần mềm để cài đặt cho OBD giỳp việc xuất dữ liệu ra màn hỡnh LCD cú giao diện thõn thiện. Đồng thời cung cấp dữ liệu mới và tiờu chuẩn mới cho việc kiểm tra chẩn đoỏn, xỏc định tỡnh trạng của động cơ theo tiờu chuẩn hiện hành.

Vi Điều Khiển OBD On Board Diagnostic Cảm Biến ECU DLC Data link connector

Đèn kiểm tra

Hồi tiếp Mạch Điện

Hỡnh 2.39. Sơ đồ tổng quỏt hệ thống OBD.

Đốn kiểm tra động cơ (Đốn check engine).

Đèn kiểm tra gắn trờn bảng tỏplụ của xe, đèn này sang khi động cơ đang hoạt động đồngnghĩa đó cú hư hỏng ở động cơ, hộp số hay bộ phận nào đú. Bỡnh thường đèn sẽ sỏng khi bật khúa điện ở vị trớ ON và sẽ tắt khi động hoạt động được 3 giõy.

Hỡnh 2.40. Đèn kiểm tra.

Giắc kiểm tra ( Check connector ): Là một giắc nối được đưa ra từ bộ

OBD. Trờn đú cú cỏc điện cực, sử dụng để đo điện ỏp và đặt chế độ chẩn đoỏn.

Hỡnh 2.41. Check connector Về bản chất check connector và DLC là một.

1) Cực FB cú chức năng kiểm tra bơm xăng.

2) Cực W cú chức năng cấp tớn hiệu cho đèn bỏo lỗi.

3) Cực E1 và T.

Trong đú cực E1 luụn nối mass (-). Cực T nối với ECU. Khi tiến hành kiểm tra chẩn đoỏn bằng đèn kiểm tra tiến hành nối ngắn cực T với E1.

4) Cực VFđiện ỏp hồi tiếp (voltage feedback).

Sử dụng để xỏc định tỷ lệ khụng khớ/nhiờn liệu. 5) Cực IG- sử dụng để xỏc định vận tốc động cơ.

Bản chất của tớn hiệu này được lấy từ cực õm (-) của cuộn đỏnh lửa. Khi điện ỏp tại cực õm của cuộn đỏnh lửa vượt quỏ 150V, ECU nhận biết tớn hiệu sơ cấp này.

⇒ Nhưng động cơ 5A-FE khụng sử dụng tớn hiệu này, mà thay vào đú là tớn hiệu NE do cảm biến tốc độ trục cam cung cấp.

2.9.2. Mó chẩn đoỏn (OBD diagnostic trouble code).

Mó chẩn đoỏn được phỏt ra bởi hệ thống chẩn đoỏn OBD, được lưu trữ và lấy ra từ trong bộ nhớ của ECU. Mó chẩn đoỏn chỉ cho biết mạch mà ở đú cú lỗi đó đựợc hệ thống OBD phỏt hiện.Việc thiết lập được mó chẩn đoỏn của người sử dụng là theo dõi thời gian bật sỏng và tắt của đèn kiểm tra. Cỏc sản phẩm của TOYOTA cựng với OBD sẽ liờn tục lấy ra một mó chẩn đoỏn trong bộ nhớ của ECU cho đến khi cắt cực BATT của ECU với accu.

Với hệ thống TCCS ECU tồn taị 2 loại mó lỗi : Mó 1 số và mó 2 số

Hỡnh 2.42. Dạng tớn hiệu mó chẩn đoỏn.

Động cơ 5A –FE thể hiện mó chẩn đoỏn dạng 2 số.

2.9.3. Lấy mó chẩn đoỏn kiểm tra qua cổng DLC (check connector): OBD I/M check.

Để kiểm tra chẩn đoỏn, người thợ sẽ gắn một dõy cỏp đến cỏc cực của mỏy tớnh của OBD (cực của ECU) thụng qua một cổng DLC. Tải cỏc thụng tin từ hệ thống chẩn đoỏn về mỏy tớnh, mỏy tớnh sẽ thể hiện cỏc thụng tin đú trờn màn hỡnh. Qua sự phõn tớch của phần mềm cài trong đú hay qua sự ước tớnh của nguời thợ để biết được xe ụtụ hoạt động như thế nào. Mỏy tớnh phục vụ chẩn đoỏn trờn xe sẽ phỏt ra một mó chẩn đoỏn nếu cú hư hỏng hoặc một vấn đề rắc rối khỏc hiện tại trờn xe mà nú đang gặp phải.

2.9.4. Truyền tin nối tiếp (serial data streams).

Dữ liệu nối tiếp mang thụng tin được truyền từ mỏy tớnh này đến hiển thị ở một mỏy tớnh khỏc. Dữ liệu được chia thành cỏc bit và được truyền nối tiếp nhau từng bit một. Sử dụng mạch analog/digital, việc truyền tớn hiệu số của mỏy tớnh từ cỏc cảm biến, cơ cấu chấp hành và cỏc thụng tin tớnh toỏn khỏc chỉ thực hiện được khi tớn hiệu từ cảm biến được chuyển đổi sang dang bye (8bit) nhị phõn trước khi được truyền đến mỏy tớnh nhận khỏc. Tốc độ truyền gọi là baudvớ dụ : dữ liệu truyền nối tiếp cú 12 thụng số, mỗi thụng số được chuyển đổi thành 8bit nhị phõn vậy sẽ cú 96bit. Nếu 96bit được truyền đi trong 1giõy thỡ tốc độ là 96bit/giõy hay 96baud. ECU trờn động cơ sử dụng phương phỏp truyền nối tiếp để gửi thụng tin chẩn đoỏn và cỏc thụng số khỏc của động cơ đến thiết bị kiểm tra chẩn đoỏn.

Khụng chịu sự điều khiển của OBD, mà sử dụng truyền dữ liệu nối tiếp tới cỏc thiết bị cầm tay đặc biệt để kiểm tra chẩn đoỏn (scan tool). Cỏc thụng tin từ cỏc cảm biến,cơ cấu chấp hành,gúc đỏnh lửa và phun xăng, được truy cập qua một cỏp nối từ thiết bị đến ECU của xe. Cú khoảng 20 loại thụng tin được truyền đi và được thể hiện trờn scan tool.

Hỡnh 2.23. Kết nối với thiết bị chẩn đoỏn.

2.9.5. Chức năng an toàn.

Nếu ECU tiếp tục điều khiển động cơ dựa trờn cỏc tớn hiệu sai, sẽ xẩy ra cỏc hư hỏng khỏc cho động cơ. Để trỏnh cỏc hư hỏng như vậy, chức năng an toàn của ECU hoặc là dựng cỏc dữ liệu lưu trong bộ nhớ của ECU để cho phộp hệ thống điều khiển động cơ tiếp tục hoạt động hay ngừng động cơ nếu nguy hiểm cú thể xảy ra.

Bảng sau mụ tả cỏc hư hỏng cú thể xảy ra khi cú trục trặc trong cỏc mạch khỏc nhau, và phản ứng của chức năng an toàn.

MẠCH Cể TÍN HIỆU KHễNG BèNH THƯỜNG

TÍNH CẦN THIẾT

HOẠT ĐỘNG

Mạch tớn hiệu xỏc nhận đỏn lửa(IGF)

Nếu hư hỏng xẩy ra trong hệ thống đỏnh lửa và khụng thể đỏnh lửa(tớn hiệu xỏc nhận đỏnh lửa IGF khụng đến được ECU)

Ngưng phun nhiờn liệu

Mạch tớn hiệu cảm biến ỏp suất đường ống nạp (PIM)

Nếu cú hở hay ngắn mạch xẩy ra trong mạch tớn hiệu cảm biến ỏp suất đường ống nạp,khụng thể tớnhtoỏn được khoảng thời gian phun cơ bản, kết quả là động cơ bị chết mỏy hay khụng thể khởi động lại được.

Một giỏ trị cố định (tiờu chuẩn) xỏc định tại thời điểm khởi động bằng trạng thỏi của tiếp điểm khụng tải được sử dụng để làm khoảng thời gian phun cơ bản và thời điểm đỏnh lửa để cho phộp động cơ hoạt động.

• Mạch tớn hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mỏt (THW).

• Mạch tớn hiệu cảm biến nhiệt độ khớ nạp(THA).

Nếu hở hay ngắn mạch xẩy ra trong mạch tớn hiệu nhiệt độ nước làm mỏt hay khớ nạp. ECU sẽ giả thiết rằng nhiệt độ là -50°C hay cao hơn 139°C.Điều này sẽ dõ̃n đến tỷ lệ hỗn hợp quỏ nhạt hay quỏ đậm và làm cho động cơ chết mỏy hay chạy khụng ờm.

Dựng giỏ trị hoạt động bỡnh thường (giỏ trị tiờu chuẩn). Giỏ trị tiờu chuẩn này khỏc nhau tựy theo kiểu động cơ nhưng thụng thường nhiệt độ nước làm mỏt là 80°C và khớ nạp là 20°C.

Nhận thấy rằng với chức năng an toàn, hoạt động của động cơ khụng phụ thuộc hoàn toàn vào tớn hiệu mà cỏc cảm biến gửi đến ECU. Vớ dụ như khi xẩy ra hư hỏng ở xa nơi cú trạm sửa chữa hay động cơ đang chạy trờn đường. Chức năng an toàn võ̃n cú thể làm hoạt động động cơ mà khụng cần tớn hiệu từ mạch tớn hiệu bị hư hỏng. Bản thõn trong bộ nhớ của vi điều khiển

lưu trữ thụng tin về dạng tớn hiệu cơ bản. Khi xẩy ra hỏng ở mạch tớn hiệu nào, vi điều khiển sẽ xuất ra tớn hiệu thay thế giỳp động cơ tiếp tục hoạt động. Tất nhiờn động cơ sẽ khụng thể hoạt động tốt như khi chưa xẩy ra hư hỏng do tớn hiệu mà tự bản thõn ECU cú khụng mụ tả thực tế tỡnh trạng hiện thời của động cơ.

2.9.6. Chức năng lưu dự phũng.

Chức năng lưu dự phũng là một hệ thống mà bật IC lưu dự phũng để lấy cỏc điều khiển tớn hiệu cố định (cỏc giỏ trị khác nhau tuy theo kiểu động cơ) nếu hư hỏng xẩy ra bờn trong ECU. Điều này cho phộp xe tiếp tục hoạt động, mặc dự nú chỉ đảm bảo cỏc chức năng cơ bản, mà khụng thể đạt được cỏc tớnh năng như khi bỡnh thường.

Điều khiển bằng IC lưu dự phũng là một IC sử dụng cỏc dữ liệu đó được lập trỡnh từ trước để điều khiển thời điểm đỏnh lửa và khoảng thời gian phun nhiờn liệu.

Trong trường hợp động cơ D-EFI (5A-FE) thụng thường, khi tớn hiệu ỏp suất đường ống nạp (PIM) bị hở hay ngắn mạch, bộ vi sử lý sẽ chuyển cưỡng bức sang chế độ lưu dự phũng bằng cỏch ngắt tớn hiệu thời điểm đỏnh lửa (IGT). Tuy nhiờn gần đõy, cỏc giỏ trị cố định về khoảng thời gian phun và thời điểm đỏnh lửa được lưu trong bộ vi xử lý. Kết quả là, hư hỏng như trờn xẩy ra, bộ vi xử lý điều khiển ECU bằng chức năng an toàn.

⇒ Vậy cú thể hiểu với động cơ 5A-FE, điều khiển ECU bằng vi điều khiển. Cú bộ nhớ trong lưu trữ cỏc thụng số cơ bản phục vụ cho việc hoạt động của động cơ. Thỡ chức năng an toỏn và chức năng lưu dự phũng là một.

2.10. HỆ THỐNG CHẨN ĐOÁN THỐNG NHẤT TÍCH HỢP OBD 2

(on board diagnostic system, generation 2).

Từ năm 1996 cỏc hóng xản suất ụtụcho ra đời hệ thống OBD 2. OBD 2 Mang tớnh thống nhất về tiờu chuẩn chẩn đoỏn và xỏc định hư hỏng giữa cỏc loại động cơ do cỏc hóng khỏc nhau chế tạo. Được thống nhất và ỏp dụng đầu tiờn tại Mỹ. Với mục đớch nhắm phỏt hiện cỏc chất cú hại trong khớ xả thải vào khớ quyển, hệ thống OBD cho phộp ECU động cơ phỏt hiện bất kỳ hư hỏng nào của động cơ và hệ thống kiểm soỏt khớ xả cũng như bỏo cho lỏi xe cỏc trạng thỏi này qua đèn “check engine”. Một chức năng của ECU động cơ để lưu cỏc dữ liệu điều khiển quan trọng vào bộ nhớ trong khi phỏt hiện thấy

hư hỏng. Đặc điểm chớnh của OBD 2 là tớnh thống nhất của mó chẩn đoỏn và sử dụng một dụng cụ thử đặc biệt. Kết quả là, phương thức thụng tin giữa dụng cụ thử và DLC (giắc nối liờn kết dữ liệu) và ECU động cơ được tiờu chuẩn húa. Hơn nữa, trong trường hợp OBD 2, việc đo tốc độ động cơ và kiểm tra chức năng của ECU động cơ khụng thể thực hiện được mà khụng cú dụng cụ thử đặc biệt. Toyota sử dụng hệ thống mà cỏc chức năng ban đầu của nú được bổ sung thờm cỏc yờu cầu theo tiờu chuẩn OBD 2. Cỏc mụ tả sau là một số điểm khỏc nhau cơ bản giữa hệ thống OBD thụng thường của Toyota và hệ thống OBD mới (OBD 2) dựng cho cỏc xe ở Mỹ và Canada.

Cỏc Nột Đặc Trưng Của OBD II

Chức Năng Giỏm Sỏt Và Kiểm Tra Tăng Khả Năng Chẩn Đoỏn Cản

Biến Oxy

Nõng Cao Chẩn Đoỏn Hệ Thống Nhiờn Liệu

Phỏt Hiện Động Cơ Bỏ Mỏy Giỏm Sỏt Bộ Trung Hũa Khớ Thải

Giỏm Sỏt Hồi Lưu Khớ Thải Làm Sạch Dũng Chảy Hơi Nhiờn

Liệu

Giỏm Sỏt Khụng Khớ Phụ Nguyờn Tắc Đèn Bỏo Kiểu Mới

Tiờu Chuẩn Mó Chẩn Đoỏn Dữ Liệu Nối Tiếp Dụng Cụ Kiểm Tra

Hỡnh 2.24. Cỏc chức năng của OBD 2.

1. Chẩn đoỏn cảm biến oxy: Tăng khả năng chẩn đoỏn cảm biến oxy bao gồm việc giỏm sỏt sự suy giảm chức năng và bỏm bẩn của cảm

biến. Bằng việc giỏm sỏt tần số đúng cắt mạch của cảm biến oxy theo tỷ lệ khụng khớ/nhiờn liệutăng hay giảm.

2. Giỏm sỏt hệ thống nhiờn liệu: Khi cú điều kiện xẩy ra mà nguyờn nhõn ở bờn ngoài việc điều hành của cỏc thụng số thiết kế. Vớ dụ : Tớn hiệu lưu lựợng khụng khớ bị mộo (nhiễu), ỏp suất nhiờn liệu khụng đỳng ,hoặc cỏc vấn đề kỹ thuật khỏc. Hệ thống OBD II đưa ra dũ tỡm sự khụng bỡnh thường của điều kiện điều hành. Nếu điều kiện được tỡm thấy dài hơn thực tế lý thuyết. Một DTC đó đựơc lưu trữ. Khi một DTC được lưu trữ ,vận tốc động cơ, tải, và tỡnh trạng động cơ trước đú, được lấy ra qua đường truyền nối tiếp.

3. Giỏm sỏt động cơ bỏ mỏy: Bằng việc sử dụng tớn hiệu tần số cao vị trớ trục cam, ECU giỏm sỏt được vận tốc của nú ngay cả khi ở thỡ sinh cụng. Khi một mỏy sinh cụng tốc độ của nú tại thời điểm đú tăng lờn.

Toyota OBD II sử dụng 36 - 2 răng cảm biến trục cam để trực tiếp đo vận tốc và vị trớ trục cam. Thụng tin được xử lý trong ECU để phỏt hiện ra xylanh bỏ mỏy và gúc bỏ mỏy.

4. Giỏm sỏt bộ trung hũa khớ t hải:(vớ dụ 2 phần hệ thống tự chẩn đoán)

5. Giỏm sỏt hồi lưu khớ thải: Giỏm sỏt việc mở van hồi lưu khớ thải, để đưa một phần khớ thải quay trở lại buồng đốt nhằm mục đớch giảm lượng khớ thải độc hại NOx

6. Giỏm sỏt hệ thống khụng khớ phụ: Xỏc định lượng khụng khớ để đưa vào đường ống xả, nơi cú bộ phận trung hũa khớ thải. Với mục đớch cung cấp oxy cho quỏ trỡnh phản ứng trung hũa CO, HC và NO

7. Bỏo lỗi bằng đốn nhấp nhỏy: Khi một lỗi được thiết lập đèn kiểm tra sẽ bật sỏng nhấp nhỏy liờn tục để chỉ thị mó lỗi. Hệ thống OBD II cú thể chỉ dập tắt đèn bỏo hư hỏng nếu hư hỏng khụng tỏi xẩy ra trong 3 chu kỳ tiếp theo. Hệ thống OBD II cú thể chỉ hủy một lưu trữ DTC nếu hư hỏng khụng được phỏt hiện trong 4 chu kỳ liờn tiếp. Hệ thống Toyota khụng xúa mó, nhưng đỳng hơn là cắm cờ đỏnh dấu nếu hư hỏng khụng tỏi xẩy ra trong 40 chu kỳ mỏy liờn tiếp.

⇒ DTC cú thể được xúa bằng thiết bị giao tiếp bờn ngoài hoặc tháo cực accu ra.

8. Readiness test: Hệ thống chẩn đoỏn OBD II liờn tục giỏm sỏt động cơ bỏ mỏy và sai hỏng của hệ thống nhiờn liệu. Nú cũng thi hành chức năng kiểm tra trung hũa khớ thải, hệ thống hồi lưu khớ thải, và cỏc cảm biến oxy trong một hay mọi chu kỳ. Tất nhiờn khi tiến hành kiểm tra động cơ phải ở trạng thỏi hoạt động đỳng theo danh nghĩa : nhiệt độ động cơ phải đỳng quy định, gúc bướm ga mở theo quy định, động cơ phải chịu tải theo quy định.

ECU sẽ cung cấp các thụng tin về tỡnh trạng của động cơ ra một thiết bị bờn ngoài dưới dạng.

Hỡnh 2.25. Hiển thị thụng số giỏm sỏt động cơ.

9. Stored Engine Freeze Frame Data: Nhờ vào việc phỏt hiện ra cỏc sai hỏng, hệ thống OBD II sẽ lưu trữ tất cả cỏc dữ liệu vào thời điểm

mà DTC thiết lập. Stored Engine Freeze Frame Data cú thể lấy lại được cỏc thụng số bằng thiết bị bờn ngoài (scan tool).

Scan tool: ECU của OBD 2 cho phộp ghộp nối với các thiết bị (máy tớnh) bờn ngoài. Hoặc cỏc thiết bị cầm tay phục vụ việc ghi nhọ̃n các thụng số gửi ra từ ECU của động cơ.

Hỡnh 2.26. Hiển thi thụng số chẩn đoỏn.

OBD II sử dụng loại mó chẩn đoán mới :

Nhọ̃n thấy trờn hỡnh vẽ : P0100 - Sai chức năng của MAP hoặc VAF. P0110 - Sai chức năng của cảm biến khớ nạp.

Mó lỗi : 110 . Hệ thống nhiờn liệu : mở . Nhiệt độ nước làm mỏt : 203° F….

Truyền tin nối tiếp (serial data streams)