OBDII – Diagnostica auto

In rete si trovano tante informazioni su ODB, DTC , CAN, rete multiplexing.

Tanti articoli più o meno approfonditi ma poco, veramente poco che spieghi in modo elementare cosa ci sia intorno e dentro un sistema di autodiagnosi di un autoveicolo.

 

OBD:

Da wikipedia: 

Prima dell’autodiagnosi, erano i meccanici che dovevano fare una diagnosi dei guasti, mentre ora è la centralina di bordo stessa che si autocontrolla e verifica lo stato del mezzo.

I sistemi OBD II, di origine statunitense, forniscono al proprietario del veicolo o ad un meccanico accesso alle informazioni sullo “stato di salute” dei vari sottosistemi del veicolo: la normativa standard (in Europa e Stati Uniti) è riferita però solo ai sottosistemi “emission relevant“, cioè quelli che, se rotti, possono danneggiare le emissioni, come catalizzatore, sonda lambda ecc., mentre gli altri sistemi (es. airbag, climatizzatore ecc.) hanno un’autodiagnosi non standard, definita a piacimento da ogni costruttore automobilistico.”

ODBII (odb2), che è quasi identico all’E-OBD (European OBD), è uno standard utilizzato su tutte le automobili di ultima generazione. Il connettore ODB è identico su tutti i modelli di auto, ma l’implementazione può utilizzare uno tra i seguenti 5 protocolli:

  • VPW (Variable pulse width): General Motors
  • PWM (Pulse-width modulation): Ford
  • ISO 9141: Chrysler in Asia ed Europa
  • ISO 14230 KWP2000 (Keyword Protocol 2000 su linea K)
  • ISO 15765 (tramite linea CAN, come SAE-J2284)

(fonte wikipedia)

 

Il sistema OBD II, che è di sola lettura ai fini della diagnosi, prevede due tipi di parametri:

  • Codici dei parametri (RLI):
    • Velocità
    • Giri al minuto
    • etc…
  • Codici degli errori (DTC):
    • Sensore dell’ossigeno
    • Iniezione
    • etc…

Nella figura si vede il connettore femmina che si trova sull’automobile, con la relativa numerazione, e di seguito una lista con il significato di ogni singolo pin, così come definiti dallo standard SAE J1962:

 

 

Connettore femmina OBD

 

 

  1. A discrezione del costruttore. GM: J2411 GMLAN/SWC/Single-Wire CAN.
  2. Linea positiva del Bus SAE-J1850 PWM, SAE-1850 VPW
  3. Ford DCL(+) Argentina, Brazil (pre OBD-II) 1997-2000, Usa, Europe, etc. Chrysler CCD Bus(+)
  4. Chassis ground
  5. Signal ground
  6. CAN high (ISO 15765-4 and SAE-J2284)
  7. K line of ISO 9141-2 and ISO 14230-4
  8. Linea positiva solo del Bus SAE-J1850 PWM. Non di SAE-1850 VPW
  9. Ford DCL(-) Argentina, Brazil (pre OBD-II) 1997-2000, Usa, Europe, etc. Chrysler CCD Bus(-)
  10. CAN low (ISO 15765-4 e SAE-J2284)
  11. L line of ISO 9141-2 e ISO 14230-4
  12. Batteria +.

 

Generalmente, tra i cinque protocolli disponibili, è possibile desumere quello in uso su un’auto controllando i pin utilizzati, secondo lo schema seguente, che ho tradotto parzialmente:

  • SAE J1850 PWM (pulse-width modulation – 41.6 kB/sec, standard of the Ford Motor Company)
    • pin 2: Bus+
    • pin 10: Bus–
    • High voltage is +5 V
    • Message length is restricted to 12 bytes, including CRC
    • Employs a multi-master arbitration scheme called ‘Carrier Sense Multiple Access with Non-Destructive Arbitration’ (CSMA/NDA)
  • SAE J1850 VPW (variable pulse width – 10.4/41.6 kB/sec, standard of General Motors)
    • pin 2: Bus+
    • Bus idles low
    • High voltage is +7 V
    • Decision point is +3.5 V
    • Message length is restricted to 12 bytes, including CRC
    • Employs CSMA/NDA
  • ISO 9141-2. Questo protocollo comunica a 10.4kBauds, in modo asincrono, è simile a RS-232 ma i livelli dei segnali sono diversi, e la comunicazione avviene su una singola linea bidirezionale, senza segnali di handshake aggiuntivi. ISO 9141-2 è utilizzato principalmente in Chrysler, nei veicoli europei ed asiatici
    • pin 7: K-line
    • pin 15: L-line (optional)
    • UART signaling
    • K-line idles high, with a 510 ohm resistor to Vbatt
    • The active/dominant state is driven low with an open-collector driver.
    • Message length is restricted to 12 bytes, including CRC
  • ISO 14230 KWP2000 (Keyword Protocol 2000)
    • pin 7: K-line
    • pin 15: L-line (optional)
    • Physical layer identical to ISO 9141-2
    • Data rate 1.2 to 10.4 kBaud
    • Message may contain up to 255 bytes in the data field
  • ISO 15765 CAN (250 kBit/s or 500 kBit/s). A partire dal 2008 tutti i veicoli venduti negli Stati Uniti sono tenuti ad attuare CAN come uno dei loro protocolli di comunicazione.
    • pin 6: CAN High
    • pin 14: CAN Low

Il pin 4 (groung – batteria polo negativo) ed il pin16 (batteria polo positivo) sono utilizzati sempre.

 

Lo standard SAE J1979 definisce i metodi di richiesta dei dati all’ECU (Engine Control Unit) e la lista dei parametri che l’ECU deve fornire. Ogni parametro è identificato da un codice, chiamato PID (parameter identificazione numbers). Qui: http://en.wikipedia.org/wiki/OBD-II_PIDs è possibile trovare una lista dei PIDs e delle relative definizione, con le formule per convertire i dati raw forniti dalla centralina in valori significativi.

Come detto, l’ECU esegue la diagnosi dei sistemi del veicolo, e se viene rilevato un errore, viene memorizzato attraverso un codice, detto SAE Diagnostic Trouble Codes (DTCs).

I codici di errore sono specifici per ogni marca di auto, ed in rete è possibile trovare liste esaurienti, anche se spesso non sempre chiare ed autoesplicative.

Di seguito un breve articolo legato al computer di bordo delle auto, ed in particolare al sistema di comunicazione tra i diversi sottosistemi presenti sulle auto, es: ECU, centralina iniezione, immobilizzatore, ESP, ABS, climatizzazione, autoradio, ausilio al parcheggio, etc…

 

Multiplexing

L’incremento della complessità dei veicoli ha provocato necessariamente l’aumento della complessità dal punto di vista elettrico ed elettronico, oltre che meccanico, e ciò ha comportato l’aumento della complessità dei relativi cablaggi.

 

Prima del Can Bus

 

 

Cablaggi con Can Bus

 

da http://www.bosch.it/stampa/comunicato.asp?page=42&idCom=102

“Bosch ha sviluppato un’architettura della rete di bordo, basata sulla tecnologia Multiplex, che semplifica la parte elettronica relativa alla carrozzeria dei veicoli commerciali. Quest’ultima diventa, così, più affidabile e flessibile, consentendo, inoltre, di effettuare adattamenti ed ampliamenti successivi con maggiore rapidità.
La tecnologia Multiplex di Bosch è stata introdotta per la prima volta nella produzione di serie sull’Iveco Stralis”

riassunto dal Manuale di officina Renault:

“Per migliorare le prestazioni dei veicoli, i calcolatori, sempre più numerosi, raccolgono un numero sempre maggiore di dati, in modo da garantire un funzionamento ottimale.

Con la rete multiplexing, l’informazione fornita da un solo sensore può essere utilizzata da più calcolatori, riducendo così la lunghezza del cablaggio ed il numero dei sensori.

Vantaggi:

  • riduzione costi di produzione;
  • diminuzione massa e complessità dei cablaggi;
  • maggiore affidabilità;
  • migliore individuazione dei difetti/guasti”;

Svantaggi:

  • il meccanico è costretto a lavorare prima con il PC, poi con gli attrezzi tipici;
  • le installazione di dispositivi after market è più complicata, a volte impossibile.

La rete multiplexing in pratica non è altro che un bus sul quale i dati viaggiano su un protocollo chiamato CAN. Su tale bus vengono inviati/ricevuti dati da e verso e calcolatori presenti sull’automobile.

“Gli scambi di dati sulla rete multiplexing presentano dei vantaggi:

  • una stessa informazione può essere ricevuta da più calcolatori in una sola volta e contemporaneamente;
  • se un calcolatore non riconosce le informazioni a lui destinate, può obbligare il calcolatore emettitore a ripetere la stringa inviandogli una richiesta d’informazione sul bus.”

Ad esempio, il parametro velocità, rilevato dai sensori collegati direttametne alla centralina (prima chiamato calcolatore) ABS, può essere utilizzato contemporaneamente dalle centraline dedicate alla gestione del cruscotto, dell’ESP, dell’iniezione, del regolatore/limitatore, etc… proprio perchè tale informazione viene immessa sulla rete multiplexing ed utilizzata dalle altre centraline.

Bus Dati

“Si tratta di due fili elettrici (in rame) il più delle volte attorcigliati. I due fili funzionano in coppia differenziale onsentendo così una migliore insensibilità ai disturbi elettronici ed una radiazione elettromagnetica ridotta. I due fili si chiamano Can_H e Can_L.

…esistono delle ‘impedenze di fine linea’ alle estremità del bus (calcolatore d’iniezione e dell’airbag, nel caso ad esempio della Renault Scenic). Queste impedenze di fine linea chiamate anche ‘impedenze d’adattazione’, sono uguali a 120Ω in modo da stabilizzare i segnali. Per questo motivo il bus dati non può essere riparato; una saldatura altererebbe l’impedenza e quindi la qualità di trasmissione.

Il segnale multiplexing

I due fili elettrici che costituiscono il bus si chiamano Can_H e Can_L. Il segnale è di tipo digitale, pertanto l’informazione è trasmessa sotto forma di segnali ad onda qudra in coppia differenziale. Questo significa una magiore insensibilità ai disturbi elettromagnetici ed una radiazione ridotta. I segnali che vi circolano sono rigorosamente opposti ed hanno un valore compreso tra 2.5 e 3,5 volt per la linea Can_H e tra 2,5 e 1,5 volt per la linea Can_L.

L’informazione è trasmessa sotto forma di tensione differenziale tra il Can_H ed il Can_L.

La stringa CAN

L’informazione da inviare sul bus viene trasformata in una stringa CAN (Controller Area Network). Si tratta di un messaggio costituito da più parti riunite, ossia:

  • un campo di inizio stringa;
  • campo d’arbitraggio che indica il oppure i calcolatori destinatari (e la priorità d’accesso alla rete qualora più calcolatori vogliano emettere informazioni);
  • un campo di controllo;
  • un campo dati;
  • un campo di convalida;
  • un campo di fine stringa CAN.

Se più calcolatori tentano di immettere una stringa contemporaneamente, la stringa che ha un campo di arbitraggio maggiore sarà considerata prioritaria. Se un messaggio è sbagliato o ricevuto male da un calcolatore, per i calcolatori il campo di convalida non sarà convalidato ed il messaggio sarà respinto. Il messaggio viene automaticamente rimandato fino alla sua convalida.

Diagnosi

I calcolatori mutiplexing dotati di connessione di diagnosi integrano una diagnosi di rete multiplexing.Ogni calcolatore sorveglia la propria capacità d’emissione e l’arrivo regolare di messaggi provenienti da altri calcolatori. Qualsiasi anomalia riscontrata corrisponde a uno o più guasti presenti o memorizzati nella rete multiplexing. Questi guasti sono raggruppati in un formato comune a tutti i calcolatori in una stringa dedicata alla diagnosi della rete multiplexing.

In officina questi guasti si possono visualizzare con gli apparecchi di diagnosiin modo da identificare il o i legami inter-calcolatori inefficenti e determinare la natura e il punto in cui si è verificato il guasto. Quando si collega un apparecchio di diagnosi al veicolo, ‘l’apparecchio esegue automaticamente un controllo della rete multiplexing.

 

…19 febbraio 2011…

seguirà a breve con l’analisi dei PIDs, vedi su http://en.wikipedia.org/wiki/OBD-II_PIDs

On-Board Diagnostics II

2 Replies to “OBDII – Diagnostica auto”

  1. mi potete dare informazioni come posso recuperare il cavo / apparato Bluetooth / app per fare la diagnosi (CAN BUS) iveco stralis .. Grazie

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