ELEMENTI OBD SISTEMA

Iz definicije OBD sistema moe se zakljuiti koji su njegovo osnovni elementi. Kao jedan on najbitnijih elemenata je kontrolna jedinica motora. Pored kontrolne jedinice, OBD sistem ine i senzori koji su rasporeeni u motoru, ureaj za isitavanje greaka, prikljuak za vezu kontrolne jedinice i ureaja za isitavanje greaka, check engine lampica. U nastavku emo svaki od navedenih elemenata poblie odrediti.

Kontrolna jedinica motoraKontrolna jedinica motora je najvaniji element OBD sistema. To je mikroprocerski element koji koritenjem podataka dobivenih sa rasporeenih senzora u motoru upravlja pripremom goriva za sagorijevanje, paljem smjee, vri kontrolu sastava izduvnih gasova iz motora. Pored navedenih kontrolna jedinica obavlja i druge funkcije u sluaju da su u vozilo ugraeni sistem protiv blokiranja i proklizavanja tokova, zrani jastuci i ostali sistemi.

Slika Kontrolna jedinica motora sa senzorima[footnoteRef:1] [1: http://blog.sciencenet.cn/blog-521242-646595.html]

Kontrolna jedinica motora preko senzora prikuplja vrijednosti parametara rada motora, uporeuje ih sa vrijednostima koje su unaprijed pohranjene (fabriki zadane) u njenu memoriju te na osnovu utvrenih odstupanja u vrijednostima upozorava vozaa o eventualnoj greki u radu motora. U sluaju greke, kontrolna jedinica je pamti u obliku kodova. Pored toga kontrolna jedinica omoguava vozau da na kontrolnoj table moe proitati prosjenu potronju goriva, kilometrau koju moemo prei sa preostalim gorivom, vanjsku temperature, prosjenu brzinu i druge informacije. Parametri koje prati kontrolna jedinica su temperatura motora, brzina vozila, koliina usisanog zraka, sastav izduvnih gasova, poloaj papue gasa, atmosferski pritisak, nadmorsku visinu i druge parameter.Kontrolna jedinica na sebi sadri OBD prikljuak tako da je omogueno njeno povezivanje na dijagnostii ureaj te isitavanje kodova koji oznaavaju razliite vrste greaka.

Slika Kontrolna jedinica motora[footnoteRef:2] [2: http://ecuremapping.files.wordpress.com/2011/06/hybrid1.jpg]

SenzoriKontrolna jedinica za svoj rad koristi veliki broj senzora koji su rasporeeni u motoru. Nekoliko stotina puta u sekundi senzori alju izmjerene vrijednosti parametara do kontrolne jedinice koja je programirana od strane proizvoaa da daje odreene izlazne vrijednosti na osnovu prikupljenih podataka sa senzora. U svakom trenutnu je obazbjeena informacija o stanju motora. U nastavku rada predstavit emo neke senzore i objasnit emo njihovu ulogu u motoru.

Senzor temperature rashladne tenostiSenzor temperature rashladne tenosti mjeri temperaturu rashladne tenosti u motoru i alje podatke o temperaturi kontrolnoj jedinici motora. ECU na osnovu tih podataka upuuje da li je potreban hladan start motora ili je motor ve ugrijan. Obino ako senzor nije ispravan vozilo ima poveanu potronju goriva i otean je start motora jer ECU dobija lanu informaciju da je motor zagrijan. Ovi senzori imaju promjenjivu NTC (negativan temperaturni koeficijent) karakteristiku. To znai da se otpor materijala smanjuje sa poveanjem temperature. Na slici x.x. prikazana je karakteristika NTC senzora

Slika Karakteristika NTC senzora[footnoteRef:3] [3: http://infoteh.etf.unssa.rs.ba/zbornik/2010/radovi/E-V/E-V-7.pdf]

Na slici x.x. prikazan je izgled senzora temperature rashladne tenosti

Slika Senzor temperature rashladne tenosti[footnoteRef:4] [4: http://autosensori.net/images/Khlmitteltemperatur-6PT009107361-VS.jpg]

Senzor temperature vazduhaSenzor temperature vazduha mjeri temperaturu vazduha koji se esisava i alje podatke o temperaturi kontrolnoj jedinici motora. Kao i senzor temperature rashladne tenosti i ovi senzori imaju promjenjivu NTC (negativan temperaturni koeficijent) karakteristiku. Temperatura vazduha koji su usisava moe dosegnuti i 70C u toplim ljetnim danima. Na temperature od 20 C ima otpor od 3555 , a na temperaturi od 70C ima otpod od 475 . Na slici x.x. prikazan je izgled senzora temperature vazduha.

Slika Senzor temperature vazduha[footnoteRef:5] [5: http://eshop.britishcar.rs/err2082.html#.U_TKLvl_vp8]

Senzor protoka vazduhaDa bi kontrolna jednica motora mogla tano odrediti koliinu goriva i obezbjediti zapaljenje smjee u pravom trenutku potrebno je da dobije podatke o optereenju motora. Da bi se izmjerilo optereenje motora postavljaju se senzori koji mjere koliinu vazduha koja kroz usisnu cijev ulazi u motor. Kontrolna jednica motora obrauje podatke dobivene sa sanzora te vri odreivanje optimalnog odnosa vazduha i zraka sa ciljem optimalnog izgaranja. Moe se desiti da sensor daje pogrene podatke, a da dijagnostiki ureaj ne dijagnosticira nepravilnost u radu senzora. To se deava u sluaju kada je senzor zaprljan do te mjere da postaje manje osjetljiv na promjene. U tom sluaju senzor se isti, ali je najbolje da se zamijeni. Na slici x.x. i slici x.x. prikazan je izgled varijanti senzora protoka vazduha

Slika Senzor protoka vazduha sa leptirom[footnoteRef:6] [6: http://www.autonet.hr/pic/905/31901/original.jpg]

Senzor protoka vazduha sa leptirom koristi leptir kako bi regulisao ulaz vazduha u motor. Leptir pregrauje usisnu cijev te se na osnovu otklona leptira odreuje koliina vazduha. to je vei otklon leptira, vea je koliina vazduha koja ulazi u motor. Leptir je povezan sa elektrinim potenciometrom ija se otpornost mijenja direktno proporcionalno sa otklonom leptira.

Slika Senzor protoka vazduha sa icom[footnoteRef:7] [7: http://www.crotuners.com/forum/index.php?topic=24767.0]

Senzor protoka vazduha sa icom radi na principu tako da vazduh koji ulazi u motor struji oko ianog otpornika od platine. iani otpornik se zagrijava djelovanjem istosmjerne struje koja tee kroz njega dok vazduh koji struji hladi da. Kontrolna jedinica motora odrava otpornik na konstantnoj temperaturi. to je vie struje potrebno da se otpornik odrava na istoj temperaturi, vie vazduha ulazi u motor.

Senzor ugla zakretanja koljenastog vratilaDa bi se omoguilo da kontrolna jedinica motora ubrizga gorivo u pravom trenutku potrebni su podaci o broju obrtaja koljenastog vratila i polaaju prilikom rotacije. Danas su u upotrebi razliiti tipovi senzora za poloaj koljenastog vratila. Pojedini proizvoai koriste optike senzore. U tom sluaju LED dioade emituju svjetlost koju registruje fototranzistor. Svjetlost prekida metalna ploa sa prorezima kroz koje prolazi. Neki senzori koriste ploe i sa 360 proreza i daju veoma preciznu informaciju o broju obrtaja. Neki od tih proreza su razliito oblikovani pa se na osnovu njih moe odrediti poloaj koljenastog vratila. Takoer, postoje i senzori za odreivanje poloaja koljenastog vratila sa Halovim efektom. Ovaj tip senzora koristi nazubljeni disk koji se kree unutar kuita. Hall senzor se iskljuuje svaki puta kada se metalni zub nae izmeu Hall senzora i magneta. Kontrolna jedinica motora mjeri duinu i broj impulse ten a osnovu toga izraunava broj obrtaja i poloaj koljenastog vratila.

Slika Senzor ugla zakretanja koljenastog vratila sa Hallovim efektom[footnoteRef:8] [8: http://ecx.images-amazon.com/images/I/314WW3ollmL._SL500_AA300_.jpg]

Senzor brzine vozilaSenzor brzine vozila ima ulogu da mjeri brzinu kretanja vozila te da izmjerene vrijednosti alje do kontrolne jedinice motora. Senzor brzine se obino postavlja na mjenja ili na toak vozila. Kontrolna jedinica prikupljene podatke sa senzora brzine moe koristiti za ograniavanje maksimalne brzine kretanja, poboljanje ekonominosti i voznih karakteristika. Jedan takav senzor prikazan je na slici x.x.

Slika Senzor brzine vozila[footnoteRef:9] [9: http://www.engine-light-help.com/speed-sensor.html]

Lambda sondaLambda sonda je smjetena na poetku izduvne grane. Njena svrha je da mjeri podatke o sastavu smjee i alje ih do kontrolne jedinice motora. U ovisnosti od sastava smjee ona moe biti siromana ili bogata to zavisi od odnosa vazduha i goriva. Idealan odnos je 14,7 : 1. U sluaju da je smjea siromana, senzor na izlazu generie nizak napon, oko 0,2 V. U sluaju da je smjea bogata, senzor generie napon od 0,8 V. Kontrolna jedinica koristi ovaj napon kako bi odrala idealnu smjeu u udnosu 14,7 : 1, odnosno poveava ili smanjuje koliinu ubrizganog goriva (produuje ili smanjuje vrijeme otvorenosti brizgaljki) kako bi se izgaranje odvijalo u podruju = 1.Na slici x.x. moemo vidjeti izgled lambda sonde.

Slika Izgled lambda sonde[footnoteRef:10] [10: http://www.skoda-dily.cz/data/items/9/49d3f46d3bc01.jpg]

Takoer, moemo rei da je lamda sonda senzor koliine kiseonika u izduvnim gasovima i slui kao regilacioni element pri pripremi smjee za izgaranje. Ona je neizostavan element izduvnog sistema vozila koji su pogonjeni Otto motorima. Da bi katalizator ispunio svoju funkciju u potpunosti potreban je stehiometrijski odnos vazduha i goriva u smjei. Stehiometrijski odnos podrazumijeva da nakon sagorijevanja goriva u cilindru ne ostane izgorenog vazduha ili goriva. Lambda sonda mjeri sastav izduvnih gasove i alje podatke do kontrolne jedinice motora koja na osnovu odstupanja lambda faktora regulie koliinu ubrizganog goriva i obratno.

Slika Funkcija lambda sonde[footnoteRef:11] [11: http://automatizace.hw.cz/images/lambda_sonda/Lambda_Grafik_Funktion_2_04.gif]

Odravanje lambda faktora u blizini idealne vrijednosti poboljava se uinak katalizatora. Princip rada lambda sonde moe se vidjeti na slici x.x.

Slika Princip djelovanja lambda sonda[footnoteRef:12] [12: http://www.ngk.de/en/products-technologies/lambda-sensors/lambda-sensor-technologies/zirconium-dioxide-lambda-sensor/]

Lambda sonda se obino postavlja u izduvnu cijev tako da njen vrh bude u dodiru sa izduvnim gasovima. Kristal od cirkonija obloen sa obe strane tankim slojem platine u dodiru sa kiseonikom u izduvnim gasovima generie napon. Napon ima vrijednosti od 0 do 1 V. Na osnovu poznavanja srednje vrijednosti napona i poznavanja koliine ubrizganog goriva proraunava se lambda faktor. Kontrolna jedinica motora na osnovu podataka dobivenih sa lambda sonde odreuje potrebnu koliinu goriva koje je potrebno ubrizgati tako odravajui lambda faktor konstantnim.Na slici x.x. prikazan je poloaj lambda sonde u izduvnoj grani.

Slika Poloaj lambda sonde u izduvnoj grani

Slika Signal lambda sonde[footnoteRef:13] [13: http://www.cbc.rs/threads/19523-Lambda-sonda]

Jedan on problema koji je vezan za lambda sondu je taj to ona optimalno izvrava svoju funkciju tek pri radnim temperaturama koje su vee od 270 C. Rjeenje se nalo u ugradnji grijaa unutra sonde i njihovom postavljanju se to blie motoru radi ranijeg poetka djelovanja regulacionog kruga za upravljanje rada motora.

Da bi neko vozilo s benzinskim motorom bilo opremljeno EOBD programom osnovni uvjet je da ima najmanje dvije lambda sonde (jednu ispred, a drugu iza katalizatora). Ali to nije i dovoljan uvjet naime i program u raunaru mora biti takav da podrava nadgledanje sistemaa, komunikaciju s dijagnostikim ureajem, da ima normirane liste greaka itd. Ako nedostaje samo jedna sastavnica od nabrojenog onda takvo vozilo nema EOBD program. Lambda sonde u EOBD programu imaju dvostruku ulogu upravljaku i kontrolnu. Prva lambda sonda (ispred katalizatora) je upravljaka lambda sonda i njena funkcija je ista kao i na svakom drugom REG-KAT motoru, odnosno sonda na osnovi sadraja kisika u izduvu dojavljuje raunaru da li je smjea bogata ili siromana. Raunar na osnovi te informacije poveava ili smanjuje koliinu ubrizganog goriva (produuje ili smanjuje vrijeme otvorenosti brizgaljki) kako bi se izgaranje odvijalo u podruju = 1. Dakle prva sonda samo upravlja radom motora.

Slika 6.7: Funkcionalni dijagram lambda zatvorenog regulacijskog i kontrolnog kruga u EOBD sistemu.1 mjera masenog protoka zraka; 2 benzinski motor; 3a upravljaka (prva) lambda sonda (dvostupanjska ili irokopojasna sonda); 3b kontrolna (druga) lambda sonda uvijek je dvostupanjskog tipa (kod benzinskog motora s direktnim ubrizgavanjem u ovoj sondi moe biti integriran i NOx osjetnik); 4 katalizator trostrukog djelovanja (predkatalizator); 5 NOx akumulatorski katalizator (glavni katalizator); 6 brizgaljke; 7 raunalo za upravljanje radom motora (ECU); 8 ostali ulazni signali u raunar (brzina vrtnje, temperatura itd.) Usa signal s prve lambda sonde; Usb signal s druge lambda sonde; Uv signal prema brizgaljkama; VG ubrizgana koliina goriva

Druga lambda sonda (iza katalizatora) ima isto kontrolnu funkciju jer se na osnovi njenog signala utvruje da li je katalizator ostario i u njemu se ne vri pretvorba gasova. Lambda sonde uslijed temperaturnog optereenja i kemijskog utjecaja stare i postaju sve sporije (frekvencija njena rada postaje sve nia). Gornja lambda sonda stari bre od donje jer je izloena struji izduvnih gasova s vie kisika. Ako je starenje gornje lambda sonde toliko usporilo njen rad da se period signala produi iznad zadane granice, memorirat e se greka i upaliti MIL lampica. U stanju takve greke dobar program e zanemariti rad gornje lambda sonde i podeenje rada motora e se nastaviti pomou signala s donje lambda sonde ako je isti dovoljno velike amplitude (kada katalizator nije nov pa signal s donje lambda sonde ne izgleda kao ravna crta) tako da ga raunar moe prepoznati. Starenjem prve lambda sonde (smanjenjem njene frekvencije) dolazi i do smanjenja njene amplitude. To se evidentira tako da stara lambda sonda ne moe vratiti signal na poetnih 100 mV kada je smjea siromana ve se signal vrati na priblino 300 ili 400 mV. Naponski skok tada nije dovoljno velik i raunar e opet evidentirati greku i upaliti MIL lampicu.

Slika 6.8: Signal lambda sondeSignal lambda sonde tijekom vremena slabi tako da se frekvencija signala sve vie smanjuje, a amplituda biva sve manja. Kada frekvencija ili amplituda signala postanu toliko slabe da se regulacija vie ne moe odravati i gasovii narastu iznad graninih vrijednosti memorirat e se greka o potroenosti lambda sonde i upaliti MIL lampica. U gornjem primjeru signal lambda sonde na lijevom osciloskopskom snimku je usporen, a amplituda signala se vie ne moe vratiti na oekivanih ~100 mV ve se vraa do 304 mV. Dakle lambda sonda je ostarila. Nakon zamjene lambda sonde signal izgleda kao na desnoj osciloskopskoj snimki signal je pravilniji (jasan naponski skok), frekvencija signala se poveala (dobra lamba sonda na brzini vrtnje praznog hoda napravi priblino 30 oscilacija u vremenu od 60 sekunda) i istodobno je amplituda signala vea (od 8 mV do 880 mV). Lambda sonda je najznaajniji senzor za stanje izduvnih gasova te se njena ispravnost mnogostruko provjerava u raunaru. Provjera se obavlja prije paljenja vozila, za vrijeme grijanja kao i u samoj vonji kada se uspostave relativno stabilni (konstantni) uvjeti vonje (brzina vrtnje motora i optereenje). Vremenske rokove u kojima se provjerava rad lambda sonde odreuje programer, a uobiajeno se kreu oko 20 sekundi. Ukupno gledano raunar svojim potprogramima na lambda sondi provjerava:- unutarnji otpor (prije paljenja motora);- struju grijanja lambda sonde;- izlazni napon i frekvenciju signala. Izlazni napon kao i vrijeme promjene signala provjerava se u razliitim radnim takama rada lambda sonde. Pojedine kontrolne radne take se posebno oznaavaju i nazivaju TID (Test Identification). - promjenu napona lambda sonde kada smjesa prelazi iz podruja bogate u siromanu smjeu (TID $01);- promjenu napona lambda sonde kada smjea prelazi iz podruja siromane u bogatu smjeu (TID $02);- najmanji napon za izraun promjene naponskog signala u donjem naponskom podruju (TID $03);- najvei napon za izraun promjene naponskog signala u gornjem naponskom podruju (TID $04);- vrijeme promjene signala od najveeg napona za izraun (bogata smjea) do najmanjeg napona za izraun (siromana smjea) (TID $05);- vrijeme promjene signala od najmanjeg napona za izraun (siromana smjesa) do najveeg napona za izraun (bogata smjea) (TID $06);- najmanji napon na testu (TID $07);- najvei napon na testu (TID $08);- vrijeme izmeu dvije promjene napona u pravcu siromana-bogata smjea i u pravcu bogata-siromana smjea (TID $09).

Slika 6.9: ematski prikaz signala dvostupanjske lambda sonde i TID-ova koji se kontroliraju u radu lambda sonde.

Svaki proizvoa moe odrediti i dodatne naine provjere lambda sonde koje nisu obuhvaene EOBD programom. Tada se iste oznaavaju TID-ovima od $81 do $FF Naravno, nain provjere lambda sonde odreuje programer u ovisnosti o kakvoj lambdi je rije dvostupanjskoj ili irokopojasnoj, a osnovno na to treba paziti je da se greka o neispravnoj lambda sondi memorira prije nego koncentracija ispunih gasova bude vea od one iz tabele.

Check engine lampica

Check engine lampica je indikator kvara motora, odnosno pojedinih sklopova na motoru koja je smjetena na komandnoj table vozila. Check engine lampica vlasniku vozila prua funkciju pravovremene indikacije kvara na komandnoj table. Pri startovanju motora "Check engine" lampica treba da se ukljui na kratko, indicirajui da je OBD sistem spreman da izvri dijagnostiku moguih neispravnosti. Ona ostaje iskljuena tokom vonje, sve dok kontrolna jedinica motora ne registruje greku. Kada se pojavi greka ili kvar aktivira se se lampica. Time OBD sistem daje informaciju vozau da postoje nepravilnosti u radu motora, odnosno ukazuje na probleme dok su jo uvijek mali i dok nisu prerasli u skupe kvarove. Na slici x.x. prikazan je izgled check engine lampice.

Slika Izgled check engine lampice[footnoteRef:14] [14: http://transvecto.files.wordpress.com/2013/02/img_0004.jpg]

Dijagnostiki prikljuakOsnovna svrha dijagnostikog prikljuka je da povee kontrolnu jedinicu motora i dijagnostiki ureaj i na taj nain omogui isitavanje i brisanje podataka iz kontrolne jedinice. Dijagnostiki prikljuak je obino smjeten unutar vozila u prostoru ispod kontrolne table vozila ili u prostoru izmeu prednjih sjedita vozila. U poetku je svaki proizvoa razvija vlastiti dijagnostiki ureaj pa samim tim i vlastiti dijagnostiki prikljuak, vlastite procedure itanja greaka iz memorije kontrolne jedinice. Stoga su se servisne slube morale usko specijalizirati samo za jednu marku vozila, a proizvoa je samo ovlatenoj servisnoj slubi prodavao neophodne podatke kako se popravlja pojedini tip vozila. Dakle, nije bio standardizovan protokol za sve marke automobile. Na slici x.x. prikazani su dijagnostiki stari dijagnostiki prikljuci pojedinih proizvoaa.

a) b) c) d) e) f)Sika Razliiti oblici starih dijagnostikih prikljuaka a)Alfa/Lancija/Fiat b)Audi/VW c)BMW d)Citroen/Peugeot e)Honda f)Mercedes

Pojavom novih standarda (OBD II) ovaj problem se poeo rjeavati. O standardizaciji dijagnostikih sistema emo vie govoriti u sljedeem poglavlju rada.

Dijagnostiki ureajNakon to kontrolna jedinica registruje nepravilnosti u radu, svaku greku pamti u obliku kodova. Da bi mogli tano utvditi o kojoj greki se radi za to nam je potrebam dijagnostii ureaj. Dijagnostii ureaj se preko dijagnostikog prikljuka povezuje sa kontrolnom jedinicom i na taj nain isitava kodove, tumai ih i prikazuje lokaciju i vrstu greke. Nakon to se greka otkloni, dijagnostii ureaj ima mogunost da izbrie greku iz memorije kontrolne jedinice motora. U poetku je svaki proizvoa imao svoj vlastiti dijagnostiki ureaj sa razliitim protokolima komunikacije. Pojavom novih standarda (OBD II) ovaj problem se poeo rjeavati. O standardizaciji dijagnostikih sistema emo vie govoriti u sljedeem poglavlju rada. Slika Primjer dijagnostikog ureaja[footnoteRef:15] [15: http://media.conrad.com/medias/global/ce/8000_8999/8500/8570/8576/857657_AB_00_FB.EPS_1000.jpg]