Современные высокие требования, предъявляемые к экологической чистоте выхлопа и топливной экономичности автомобилей, выполнимы только при использовании двигателей с впрыском топлива и электронной системой управления. Число автомобилей, оборудованных такими системами, растет и в нашей стране. Правда, на дорогах России пока большая их часть - иностранного производства, но и отечественных машин немало. А согласно принятой Волжским автозаводом концепции с 2001 г, всю выпускаемую продукцию будут комплектовать исключительно двигателями с электронным управлением впрыском топлива.
Следует, однако, заметить, что при всех достоинствах двигателей, о которых идет речь, они имеют существенный в российских условиях недостаток. Даже простейшую неисправность нельзя обнаружить и устранить, не обращаясь в автосервис, потому что только там имеется необходимое для этого дорогостоящее диагностическое оборудование.
Предлагаемый автором статьи прибор позволит водителю самостоятельно решить многие проблемы, связанные с диагностикой системы впрыска топлива. Кроме того, это устройство дублирует и дополняет показания спидометра, тахометра, указателя температуры охлаждающей жидкости, вольтметра, эконометра.
Уже сегодня на большинство переднеприводных автомобилей АвтоВАЗа устанавливают двигатели с распределенным впрыском топлива. Центральным устройством управления системой впрыска служит специализированный контроллер. Большую часть двигателей комплектуют контроллером М1.5.4 фирмы Bosch. Он обрабатывает поступающую от различных датчиков информацию и воздействует на исполнительные механизмы, обеспечивая оптимальный режим работы двигателя. Обнаружив выход какого-либо из параметров за допустимые пределы, контроллер запоминает код неисправности во внутренней энергонезависимой памяти и включает табло "Check Engine" на приборной панели автомобиля.
К сожалению, имеющимися в автомобиле штатными средствами различного назначения нельзя прочитать код неисправности и определить, почему светится табло. Этот код и контролируемые параметры контроллер М1.5.4 выдает только на специальный разъем, к которому на станции техобслуживания подключают диагностическое оборудование Существует несколько разновидностей диагностических устройств. Но даже одно из самых простых - ДСТ-2М - стоит около 300 долл. США, что, естественно, препятствует широкому использованию подобных приборов автолюбителями.
Принципиальная схема диагностического прибора, который можно изготовить самостоятельно, приведена на рис. 1. Его основой служит однокристальная микроЭВМ AT89S8252-24PC фирмы Atmel (DD2). Каждые 100 мс она запрашивает у системы управления двигателем требуемый параметр и выводит его значение на жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) HG1. Двусторонняя связь с контроллером Bosch M1.5.4 организована через интерфейс K-Line согласно спецификации IS09141 и протоколу обмена информацией Keyword2000. Тактовую частоту микро-ЭВМ (12 МГц) задает цепь, состоящая из кварцевого резонатора ZQ1 и конденсаторов С1, С2. От этой частоты зависит скорость обмена данными через последовательный порт микроЭВМ, поэтому применять кварцевый резонатор на другую частоту недопустимо, связь с контроллером будет невозможна.
Надежный запуск микроЭВМ после подачи напряжения питания и блокировку ее работы в случае его понижения обеспечивает микросхема КР1171СП42 (DA1). Она удерживает на выводе 3 уровень лог. 0, пока напряжение питания меньше 4,2 В. Конденсатор C3 задер-живает переход в состояние лог. 1 после того, как напряжение превысит указанный порог. Полный функциональный и конструктивный аналог микросхемы КР1171СП42 - PST529D фирмы Mitsumi. С учетом другого расположения выводов подойдут также DS1233-15 фирмы Dallas Semiconductor, ADM705 (Analog Devices), MAX705 (Maxim). Последняя содержит также сторожевой таймер, предназначенный для подачи сигнала сброса при "зависании" микроэвм.
Если пренебречь возможными сбоями прибора в результате "провалов" напряжения питания, микросхему DA1 можно не устанавливать. Сигнал сброса при включении сформирует цепь R1C3. В этом случае желательно увеличить емкость конденсатора C3 до 1 мкФ и установить параллельно резистору R1 любой маломощный диод, например. КД521А, катодом к линии +5 В.
К выводам порта Р0 микроЭВМ подключены кнопки SB1-SB3, служащие для управления прибором, и цепи управления ЖКИ. Так как порт не имеет внутренних нагрузочных резисторов, формирование уровней лог. 1 на его выводах осуществляется с помощью внешних, объединенных в резисторную сборку DR1. Выводы порта Р2 соединены с шиной данных ЖКИ.
Указанный на схеме ЖКИ DV16110S1FBLY/R фирмы Data Vision - однострочный 16-символьный со встроенной подсветкой. Вместо него подойдет другой функционально аналогичный при условии, что его система команд совместима с KS0066, а знакогенератор русифицирован. Пригодны, например, индикаторы HDM16116H-7 фирмы Hantronic, JA-16101 фирмы JE-AN Electronic, AC 161В фирмы Ampire. Переменный резистор R11 служит для регулировки контрастности символов на экране ЖКИ МикроЭВМ включает и выключает подсветку ЖКИ с помощью ключа на транзисторе VT2, в качестве которого вместо указанного на схеме КТ817А можно применить любой другой транзистор структуры n-p-л с допустимым током коллектора не менее 150 мА. Ток в цепи подсветки ограничивают соединенные параллельно резисторы R8 и R9. Номинальная мощность каждого из них - не менее 2 Вт.
Узел сопряжения с диагностической цепью (K-Line) контроллера Bosch М1.5.4 выполнен на транзисторах VT3 (передающий ключ) и VT4 (приемный ключ), триггерах Шмитта DD1.1 и DD1.3. Он преобразует сигнал микроЭВМ, имеющий ТТЛ-уровни, в 12-вольтный согласно спецификации IS09141 и обратно. Для защиты от возможных выбросов напряжения служит стабилитрон VD2.
Диагностический прибор питают от бортовой сети автомобиля, в которой также возможны значительные выбросы напряжения. От них защищает R4 - специальный автомобильный варистор фирмы S+M (Siemens Matsushita Components) SIOV S10K14AUTO,сопротивление которого резко падает с повышением напряжения. Его можно заменить стабилитроном с напряжением стабилизации 15...19 В, например, КС515А или КС518А. Диод VD1 КД248А защищает от переполюсовки напряжения питания. Вместо него подойдет любой другой диод с допустимым прямым током не менее 300 мА. С помощью интегрального стабилизатора DA2 КР1157ЕН501А получают напряжение 5 В для питания микросхем и ЖКИ. На плате прибора блокировочные конденсаторы C6-С8 следует устанавливать в непосредственной близости от выводов питания DA1, DD2 и HG1.
Управляющая программа диагностического прибора состоит из модулей, написанных на языках Ассемблер и Си для компилятора FSI (Franklin Software Inc). Программа разрабатывалась и компилировалась в интегрированной среде PROVIEW32 V3.3.4 Build number 8.63. Ассемблер - А51 версии 6.03.08, компилятор Си - версии 6.11.4С, линковщик - версии 4.08.06. Оценочный вариант этих средств можно получить на сайте компании FSI по адресу http://www.fsinc.com.
Коды оттранслированной программы приведены в таблице. До установки микросхемы DD2 на плату прибора их записывают в ее FLASH-память с помощью универсального программатора. Этот вариант подходит, если на плате для этой микросхемы предусмотрена панель. В подобном случае розетку XS1 и ключ на транзисторе VT1 из схемы прибора можно исключить.
Учтите, что в устройствах, эксплуатируемых на автомобиле, все выводы микросхем рекомендуется запаивать непосредственно в плату без переходных панелей. В условиях повышенной вибрации эта мера исключает сбои, вызываемые кратковременными нарушениями контакта в панелях.
Конечно, паять запрограммированную микросхему рискованно. Но микро-ЭВМ AT89S8252 позволяет заносить в нее программу и после установки на плату. Для этого розетку XS1 прибора соединяют кабелем с розеткой порта принтера персонального компьютера. Схема кабеля показана на рис. 2, длина его - не более 0,3 м. На компьютере запускают специальную программу, например, AEC ISP V1.00 фирмы АЕС Electronics (http://www.aec-electronics.co.nz). Работа с ней очень проста, нужно лишь выбирать нужные пункты меню и следовать появляющимся на экране подсказкам.
Естественно, прежде чем программировать микроЭВМ. диагностический прибор следует включить и проверить исправность его основных узлов. Подайте напряжение 12 В на контакты вилки ХР1 прибора и. замкнув контакты выключателя SA1, проверьте наличие стабилизированного напряжения +5 В на выводах питания микросхем. Затем убедитесь в правильности формирования сигнала сброса. После включения питания на выводе 9 микроЭВМ DD2 должен наблюдаться одиночный импульс высокого уровня. В противном случае неисправна микросхема контроля напряжения питания DA1.
На выводах 18 и 19 DD2 должен присутствовать сигнал частотой 12, а на выводе 30 (ALE) - 1 МГц. Если на выводах 18 и 19 сигнал есть, а на выводе 30 его нет, значит, неисправна и подлежит замене микроЭВМ. Если же нет сигнала на одном из выводов 18 или 19, попробуйте подобрать емкость конденсаторов С1 и С2 или совсем исключить их. Иногда требуется замена кварцевого резонатора. Добившись устойчивой работы внутреннего генератора, микроЭВМ можно программировать.
Закончив эту операцию, проверьте правильность адресации памяти программ. На выводе 29 (РМЕ) DD2 должен быть постоянный высокий логический уровень, означающий обращение к внутренней памяти программ.Когда здесь наблюдаются импульсы, следует убедиться в наличии уровня лог. 1 на выводе 31 микроЭВМ. Если на выводе РМЕ пачки импульсов появляются периодически, это означает, что адрес выходит за пределы внутренней памяти. Скорее всего, микроЭВМ "чистая" - программа в нее не занесена.
После старта управляющая программа инициализирует последовательный порт и системный таймер микроЭВМ, а затем инициализирует ЖКИ: в порт Р2 она выводит коды команд, сопровождаемые импульсами высокого логического уровня на входе ЕЖКИ. Подав команду, микроЭВМ переводит порт Р2 в режим чтения и ждет от ЖКИ сигнал готовности, продолжая выдавать импульсы на вход Е. Если индикатор неисправен, сигнала готовности не будет и программа "зациклится", ожидая его. Такой ЖКИ необходимо заменить.
После инициализации экран ЖКИ очистится и на нем появится фраза: "Индикатор М1.5.4". Если видны лишь черные квадраты, необходимо переменным резистором R11 отрегулировать контрастность изображения. Одновременно с выводом заставки микроэвм устанавливает на выводе 35 (Р0.4) низкий логический уровень - включается подсветка индикатора.
Выдержав паузу в 3 с. программа пытается установить связь с контроллером Bosch Ml.5.4. На выводе 11 микроЭВМ каждые 300 мс появляется импульс низкого уровня длительностью 30 мс, через 150 мс после него передаются несколько байтов данных со скоростью 10400 бит/с. Аналогичный сигнал амплитудой 12 В должен быть на контакте 1 розетки XS2 (цепь К-Line), иначе проверьте ключ на транзисторе VT3. Если все в порядке и на ЖКИ выведено сообщение "Нет связи", проверка диагностического прибора закончена и он готов к подключению к блоку управления системы впрыска топлива.
При сравнительно редком использовании прибора питать его можно от гнезда прикуривателя в салоне автомобиля. Однако включать прибор следует только после включения зажигания. Дело в том, что контроллер Bosch M1.5.4 всегда начинает свою работу с попытки установить связь с иммобилайзером, подавая в цепь K-Line соответствующие команды. Если к диагностической линии уже подключен и работает на передачу диагностический прибор, возникает конфликт и двигатель может заглохнуть. Это редкая, но возможная ситуация. Именно для ее исключения диагностический прибор ждет 3 с до первой попытки связаться с контроллером.
Устанавливая прибор на постоянную эксплуатацию, рекомендуется подать на него напряжение +12 В с контакта 87 главного реле системы впрыска. Это сделает невозможным включение прибора при выключенном зажигании.
Контакты розетки XS2 соединяют с колодкой диагностики, как показано на рис. 3.
На автомобилях, не оборудованных иммобилайзером, связь информационной линии (K-Line) контроллера Bosch М1.5.4 с контактом М колодки диагностики, как правило, разорвана. Чтобы установить ее, необходима перемычка между выводами 9 и 18 колодки для подключения иммобилайзера. Если автомобиль ранее проходил диагностику в автосервисе, такая перемычка, вероятно, уже имеется. Предусмотрено два режима работы диагностического прибора: отображение значения выбранного пользователем параметра или кодов неисправностей с возможностью их стирания из памяти контроллера.
После включения автоматически установится режим отображения текущего значения того параметра, который был выбран перед выключением прибора:
- положения дроссельной заслонки, %;
- температуры охлаждающей жидкости, С;
- частоты вращения коленчатого вала двигателя, мин-1;
- заданной частоты вращения на холостом ходе, мин-1;
- угла опережения зажигания, град.;
- скорости движения, км/ч;
- текущего положения регулятора холостого хода, шаг;
- заданного положения регулятора холостого хода, шаг;
- коэффициента коррекции СО, умноженного на 100;
- напряжения в бортовой сети, В;
- длительности импульса впрыска, мс;
- расхода воздуха, кг/ч;
- часового расхода топлива, л/ч;
- путевого расхода топлива, л/100 км (только во время движения);
- признака обнаружения детонации;
- признака блокировки подачи топлива;
- признака холостого хода:
- признака мощностного обогащения.
Параметр выбирают с помощью кнопок со стрелками (SB1, SB2).
Для перехода к отображению кодов неисправностей необходимо нажать и отпустить кнопку "Режим" (SB3). На ЖКИ будет выведено число кодов, хранящихся в памяти контроллера- Если оно равно нулю, при следующем нажатии на кнопку "Режим" прибор вернется к отображению параметров. Если коды неисправностей имеются, их можно просмотреть с помощью кнопок со стрелками.
Для выхода из режима отображения кодов без их стирания кратковременно нажмите и отпустите кнопку "Режим". Чтобы стереть коды из памяти контроллера, удерживайте кнопку нажатбй более 2 с. После стирания на ЖКИ должна появиться цифра "нуль" - признак того, что в памяти контроллера кодов не осталось.
В случае обрыва связи с контроллером Bosch М1.5.4 на ЖКИ диагностического прибора появится сообщение "Нет связи". После ее возобновления автоматически восстановится режим, действовавший ранее.
Автор: А.Алехин, г.Химки Московской обл.