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#1 26-06-2012 00:15:12

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[Diagnostic embarqué OBD 2] Les bases

4-systeme-de-diagnostic-embarque-obd-2-les-bases.jpg

Accès aux données

Appareil de diagnostic

L'accès aux données OBD générales du calculateur moteur est possible avec tout appareil de diagnostic du commerce (Generic Scan Tool) selon "SAE J1978“ ou "ISO 15031-4“. Le DAS (système d'aide au diagnostic) permet d'utiliser les fonctionnalités de diagnostic spécifiques de Mercedes-Benz.

Interface données

L'interface entre l'appareil de diagnostic et le véhicule est matérialisée par la prise de diagnostic (coupleur de diagnostic sur les véhicules Mercedes-Benz), dont l'emplacement, la forme et la dotation de la fiche répondent à la norme "SAE J1962“ ou "ISO 15031-3“.
Les données OBD sont transmises dans les deux sens (transmission bidirectionnelle) via une interface sérielle selon "ISO14230-4“ ou via une interface CAN selon "ISO15765-4“.

Mise en réseau CAN

Le système de diagnostic embarqué utilise la mise en réseau CAN du calculateur moteur conjointement avec d'autres calculateurs du véhicule.
Cela permet par exemple au calculateur de boîte de vitesses concerné de détecter les défauts survenant au niveau de la boîte de vitesses automatique ou au calculateur ESP de déceler les déformations de la route (pour la détection des ratés de combustion/de la régularité de marche). À cet effet, les calculateurs communiquant les uns avec les autres doivent être placés sous une surveillance mutuelle, et que les codes défauts correspondants soient enregistrés en cas de défaillance d'un calculateur.

Transmission des données à des utilisateurs étrangers au réseau de distribution

Les constructeurs automobiles doivent rendre les données de réparation et de diagnostic disponibles et accessibles aux utilisateurs étrangers au réseau de distribution. N'est pas comprise dans cette règle la "propriété intellectuelle" du constructeur, telle que les brevets.

5-acces-aux-donnees-systeme-obd-2.jpg

1 Appareil de diagnostic du commerce (Generic Scan Tool)
2 Prise de diagnostic
3 Calculateur moteur

Protocoles de transmission

Les paramètres et valeurs lisibles sont les mêmes pour tous les véhicules, en revanche les protocoles de transmission utilisés pour cela ne sont pas identiques.
Les véhicules Mercedes-Benz ont utilisé jusqu'à présent les protocoles KWP et KWP 2000 via le "câble K“, et depuis env. 2004 le protocole de transmission CAN pour l'OBD.
Le protocole de transmission CAN est autorisé depuis 2003 et sera rendu obligatoire aux USA à partir de 2008.
À partir de la série 204, la communication de diagnostic utilisera exclusivement le protocole de transmission CAN via le "CAN de diagnostic“. Celui-ci présente l'avantage d'un taux de données élevé de 500 kBit/s, comparé au débit de 10,4 kBit/s du "câble K" utilisé à ce jour, et offre la possibilité d'un diagnostic parallèle de plusieurs calculateurs.

Protection contre les manipulations

Tous les codes de calculateur ou paramètres de service programmables (par exemple courbes caractéristiques de moteur) doivent être protégées des interventions non autorisées et présenter un niveau de protection au moins conforme à "SAE J2186 ou ISO 15031-7“. Ceci n'est cependant valable que dans le cas où l'échange des données a lieu au moyen des protocoles de transmission décrits, via la prise de diagnostic (coupleur de diagnostic).
Sur les véhicules Mercedes-Benz, la protection contre les manipulations est assurée par un codage SCN (SCN = Software Calibration Number) ou, sur les véhicules USA, un codage CVN (CVN = Calibration Verification Number ou encore CAL-ID = Calibration Identification).
Le SCN ou CVN est composé d'un code à 16 caractères qui documente le matériel et le logiciel individuel de chaque calculateur monté à bord du véhicule.
Grâce à la somme de contrôle des logiciels de calculateurs et à leur calibrage, il est possible de déceler aux USA tout échange et toute manipulation d'un calculateur ou de son logiciel.

6-protocoles-de-transmission-obd-2.jpg

Données OBD

Données OBD générales

Constituent des données OBD générales, dont l'accessibilité doit être garantie pour tous, toutes les données OBD requises pour la révision, le diagnostic, la maintenance ou la réparation des composants et systèmes du véhicule concernés par les gaz d'échappement.
Les données suivantes peuvent être lues selon "SAE J1979“ ou "ISO 15031-5“ :

• Mode $01 : valeurs réelles concernées par les gaz d'échappement et données de diagnostic du système OBD
• Mode $02 : Freeze Frame Data (données environnantes du défaut)
• Mode $03 : Stored DTCs (codes défauts d'anomalies actuelles, mémorisées, concernées par les gaz d'échappement)
• Mode $04 : effacement de tous les codes défauts concernés par les gaz d'échappement
• Mode $05 : valeurs du circuit de régulation lambda
• Mode $06 : résultats de test de systèmes à surveillance cyclique
• Mode $07 : Pending DTCs (codes défauts de défauts détectés, pas encore enregistrés, concernés par les gaz d'échappement, du cycle de conduite actuel et précédent)
• Mode $08 : codes défauts et fonctionnalités de diagnostic spécifiques du véhicule (par exemple lancement de contrôles cycliques)
• Mode $09 : caractéristiques d'identification du véhicule

Valeurs réelles concernées par les gaz d'échappement et données de diagnostic du système OBD (mode $01)

Toutes les valeurs réelles concernées par les gaz d'échappement (données en temps réel) des différents composants et systèmes sont affichées.

Données environnantes du défaut (mode $02)

En plus du défaut apparu, les paramètres ou conditions de service, appelés données environnantes du défaut (Freeze Frame Data), sont enregistrés.
Si un même défaut apparaît une deuxième fois, ces données environnantes du défaut sont enregistrées elles aussi. Si le défaut persiste, les données environnantes du défaut enregistrées en dernier sont actualisées.
Il est ainsi possible de lire les données environnantes affectant la première et la dernière apparition du défaut.
Les données environnantes du défaut sont par exemple :

• Vitesse du véhicule
• Régime moteur
• Température du liquide de refroidissement
• de la pression de l'air dans la tubulure d'admission
• température d'admission d'air
• Tension d'alimentation
• État de charge du moteur
• Valeur d'adaptation de formation du mélange
• Etat de la régulation lambda

Le système de diagnostic embarqué permettra également à l'avenir d'accéder à d'autres systèmes électroniques du véhicule, concernant la sécurité active et passive du véhicule.

Code défaut

Les défauts détectés sont enregistrés sous forme de codes défauts (DTCs) selon "SAE J2012 ou ISO 15031-6“. Le code défaut est une valeur alphanumérique à 5 caractères (1 lettre et 4 chiffres).
Les codes P0xxx (modes $03 et $07) sont des codes normés concernés par les gaz d'échappement.

Chaque constructeur automobile peut toujours utiliser en plus des codes P1xxx (mode $08). Tel est le cas lorsque le constructeur automobile (au-delà des exigences de la législation) intègre des fonctions supplémentaires dans le calculateur moteur, et que celles-ci doivent être également aptes au diagnostic.
Les codes P1xxx ne peuvent le plus souvent être décodés qu'avec un appareil de diagnostic spécifique du constructeur (le DAS chez Mercedes-Benz).

Structure et subdivision des codes défauts:

7-structure-des-codes-defaut-obd-2.jpg

Le 1e caractère désigne le système ayant signalé le défaut :

• B = Body (carrosserie)
• C = Chassis (train de roulement)
• P = Powertrain (train moteur)
• U = Network (réseau, par exemple bus de données CAN)

Le 2e caractère désigne le type de code défaut dont il s'agit :

• 0 = Code OBD normé
• 1 = Code constructeur

Le 3e caractère désigne l'ensemble dans lequel est apparu le défaut :

• 1 = Dosage du mélange carburant/air
• 2 = Injecteurs
• 3 = Système d'allumage et ratés de combustion
• 4 = Systèmes supplémentaires pour réduction des émissions
• 5 = Ralenti et vitesse du véhicule
• 6 = Ordinateur de bord et autres sorties
• 7 = Boîte de vitesses
• 8 = Boîte de vitesses

Le 4e caractère désigne un composant défectueux et la nature du défaut, comme (420) :

• Taux de conversion du catalyseur trop faible (banc 1)

Mémoire des défauts

Détection des défauts

Le calculateur moteur contrôle en permanence la plausibilité des ses signaux entrants et sortants et reconnaît d'éventuels défauts. La reconnaissance du défaut et sa mise en mémoire se distingue ainsi :

• Défaut présent en permanence
• Faux-contact apparu au cours d'une marche

Les défauts suivants sont détectés selon leur fréquence et leur durée :

• Signaux au-dessus ou en-dessous d'une valeur seuil (p.ex. coupure de câble, court-circuit, capteur défectueux)
• Combinaison non logique de signaux différents
• Circuit de régulation (par exemple régulation lambda) à la limite inférieure ou supérieure de l'intervalle de régulation
• Défauts dans les chaînes d'effets (déroulements erronés du contrôle, par exemple lors de l'insufflation d'air secondaire ou de la régénération)
• Messages de défauts via le bus de données CAN (par exemple depuis le calculateur VGS, ESP ou KLA)

Mémorisation des défauts Pending DTC (mode $07)

Les défauts concernés par les gaz d'échappement, des cycles de conduite actuel et précédent, venant d'être détectés, sont des Pending DTCs. Ils sont enregistrés sous forme de code défaut dans le mode $07, jusqu'à leur confirmation (apparition lors de deux cycles de conduite consécutifs).

Mémorisation des défauts Stored DTC (mode $03)

Si un défaut détecté apparaît lors de deux cycles de conduite consécutifs, le Pending DTC devient un Stored DTC, qui est enregistré dans la mémoire des défauts du calculateur moteur.

Défaut consécutif

Si un signal défectueux est détecté et enregistré, tous les contrôles pour lesquels ce signal est nécessaire en tant que grandeur comparative, sont stoppés (verrouillage transversal). On évite ainsi la mise en mémoire de défauts consécutifs.

Affichage des défauts

Si un défaut apparaît lors de deux cycles de conduite consécutifs, le témoin de défaut MIL (chez Mercedes- Benz, le témoin de contrôle diagnostic moteur/CHECK ENGINE) s'allume. En cas de ratés d'allumage néfastes pour le catalyseur, la lampe MIL clignote pendant la durée des ratés d'allumage puis reste allumée en permanence pendant toute la durée (restante) du cycle de conduite.
L'affichage des défauts par MIL s'éteint de lui-même au bout de 3 cycles de conduite consécutifs sans défaut.

Effacement de défaut (mode $04)

Les défauts enregistrés ne sont effacés automatiquement de la mémoire des défauts qu'après 40 cycles de conduite consécutifs sans défaut.
Ils peuvent cependant être également effacés (après réparation réussie) au moyen de tout appareil de diagnostic du commerce ou du DAS.

Cycle de conduite (driving cycle)

Un cycle de conduite est composé du démarrage du moteur, de la marche et de l'arrêt du moteur, l'augmentation de la température du liquide de refroidissement devant être d'au moins 22 °C pour être portée à au moins 70 °C.

Surveillance / Caractéristiques d'identification

Valeurs de cycle de régulation lambda (mode $05)

Les signaux de sortie et les contrôles des sondes lambda sont représentés dans un rapport temporel.
Ceci permet une analyse précise des sondes lambda.

Surveillance cyclique (mode $06)

Une surveillance cyclique a lieu pour les composants et systèmes qui ne sont pas actifs en permanence. La régénération se fait par exemple seulement en marche, dans la plage de charge partielle du moteur, et peut de ce fait être surveillée uniquement dans cette phase de marche du moteur. Les composants et systèmes suivants font l'objet d'une surveillance cyclique :

• Fonctionnement du catalyseur (sur moteurs à essence)
• Chauffage du catalyseur (sur moteurs à essence)
• Sondes lambda (vieillissement et régulation sur moteurs à essence)
• Chauffage de sonde lambda
• Régénération (sur moteurs à essence)
• Insufflation d'air secondaire (sur moteurs à essence)
• Recyclage des gaz d'échappement
• Détection de la régularité de marche (sur moteurs diesel)
• Système de carburant (sur moteurs diesel)
• Contrôle de l'étanchéité du réservoir (sur moteurs à essence USA)

Surveillance continue

Une surveillance continue signifie qu'une surveillance permanente a lieu du démarrage du moteur au contact COUPÉ. Les composants et systèmes suivants font l'objet d'une surveillance continue :

• Détection de ratés de combustion (sur moteurs à essence)
• Autoadaptation de la formation du mélange (sur moteurs à essence)
• Chemin de l'air d'aspiration (sur moteurs diesel)
• Système de préchauffage (sur moteurs diesel)
• Boîte de vitesses automatique
• Tous les composants concernés par les émissions

Autosurveillance du calculateur moteur

Le calculateur moteur contrôle régulièrement son logiciel et matériel pour déceler les défauts suivants :

• Erreurs de programme du logiciel
• Défauts des modules mémoire
• Défauts du microprocesseur
• Dysfonctionnements des interfaces de données

Si des défauts concernés par les émissions sont détectés lors de ces contrôles, ils sont signalés par le témoin de contrôle de diagnostic moteur/CHECK ENGINE.

Données OBD spécifiques du constructeur (mode $08)

Ces données de diagnostic OBD lisibles sont spécifiques du véhicule et, selon le constructeur, exploitables avec des restrictions (voir aussi : code P1xxx). De plus, des fonctionnalités de diagnostic spécifiques du véhicule peuvent être réalisées (par exemple lancement de contrôles cycliques).

Caractéristiques d'identification (mode $09)

Le numéro de châssis classique a été remplacé par un numéro d'identification du véhicule (VIN) normé dans le monde entier. Le VIN est constitué de 17 caractères (combinaison de chiffres et de lettres). Chacun des onze premiers caractères est affecté d'une signification particulière (constructeur, année de fabrication, ...), et les six derniers caractères sont le numéro de série du véhicule.

Procédé de contrôle

Le procédé de contrôle distingue entre contrôle des composants et contrôle de chaîne d'effets.

Contrôle des composants

Le contrôle des composants est le contrôle direct d'un composant. Celui-ci comprend :

• Surveillance de l'alimentation en tension et des circuits électriques
• Compensation des signaux du capteur avec d'autres signaux du capteur et des valeurs de comparaison enregistrées

Cela peut déboucher sur les trois résultats de test suivants :

• Signal présent (contrôle réussi)
• Signal non présent (défaut)
• Signal présent, mais pas plausible (défaut)

Contrôle de chaîne d'effets

Le contrôle de chaîne d'effets est un contrôle indirect de l'effet d'une modification pilotée.
Ceci permet de contrôler les différents composants et systèmes ne pouvant pas être contrôlés dans le cadre d'un contrôle des composants.
La chaîne d'effets est une procédure pilotée de cause et effet. Le calculateur moteur pilote un ou plusieurs composants (cause) et analyse les signaux de capteur qui en résultent (effet). Le calculateur moteur procède à une comparaison des signaux de capteur avec les valeurs de comparaison enregistrées, et détecte ainsi si le fonctionnement des composants et systèmes est sans défaut ou non.
Les contrôles de chaînes d'effets permettent de contrôler les fonctions suivantes :

• Détection de ratés de combustion/de la régularité de marche
• Autoadaptation de la formation du mélange
• Insufflation d'air secondaire
• Régénération
• Contrôle d'étanchéité du réservoir
• Fonctionnement du catalyseur
• Sondes lambda (vieillissement et régulation)
• Chauffage de sonde lambda
• Recyclage des gaz d'échappement

Exemple : chaîne d'effets de régénération

Du fait du cadencement de la valve de commutation de régénération, dans la plage de charge partielle du moteur, celle-ci s'ouvre par moments, et les gaz de carburant stockés dans le réservoir de charbon actif sont aspirés par le moteur.
Le mélange de combustion est alors enrichi.
Suite à l'analyse du signal de la sonde lambda (avant catalyseur), le calculateur moteur constate une plus faible teneur en oxygène dans les gaz d'échappement et par conséquent un mélange de combustion enrichi.
Si le signal de la sonde lambda ne varie pas au début de la régénération, cela signifie que la régénération présente un défaut.

8-chaine-d-effet-de-regeneration-diagnostic-obd-2.jpg

1 Signal de sonde lambda avant régénération
2 Actionnement de la valve de commutation de régénération
3 Signal de sonde lambda pour début de régénération
G3/2 Sonde lambda avant catalyseur
N3/10 Calculateur ME (calculateur moteur)
Y58/1 Valve de commutation régénération

Code readiness

Afin de déterminer si les composants et systèmes soumis à une surveillance cyclique sont exempts de défauts, lors de la lecture de la mémoire des défauts, une disponibilité de contrôle doit être assurée pour ceux-ci.
La disponibilité de contrôle d'un composant ou d'un système est indiquée par le code readiness.
Le code readiness permet de détecter si des contrôles de détection de défauts ont eu lieu au moins une fois, et si le composant ou le système est de ce fait actif.
La disponibilité de contrôle est déterminée au moins une fois par cycle de conduite, et le code readiness est déposé en cas de disponibilité. Cela signifie qu'il suffit que le véhicule ait contrôlé au moins une fois tous les composants appartenant à un système donné, pour activer le code readiness.
Le résultat de contrôle pour l'activation du code readiness n'a pas d'importance. En d'autres termes, le code sera activé même si un défaut de système ou de composant est détecté.
Lors de l'effacement des codes défauts (mode $04), tous les codes readiness sont remis automatiquement à zéro.
Le code readiness est activé pour les composants et systèmes suivants, après leur contrôle réussi :

• Fonctionnement du catalyseur (sur moteurs à essence)
• Sondes lambda (vieillissement et régulation) (sur moteurs à essence)
• Chauffage de sonde lambda
• Régénération (sur moteurs à essence)
• Insufflation d'air secondaire (sur moteurs à essence)
• Recyclage des gaz d'échappement
• Détection de la régularité de marche (sur moteurs diesel)
• Système de carburant (sur moteurs diesel)
• Contrôle de l'étanchéité du réservoir (sur moteurs à essence USA)

Réaliser la disponibilité de contrôle

Si la disponibilité de contrôle de certains systèmes (sauf avec recyclage des gaz d'échappement) ou composants n'est pas assurée, elle peut être établie avec l'appareil de diagnostic.
Pour cela, il convient de démarrer manuellement le déroulement des chaînes d'effets par un point de menu du logiciel de diagnostic.
La présentation et la forme d'affichage du code readiness dépend des données suivantes :

• Constructeurs
• Type de véhicule
• Moteur
• Appareil de lecture

Exemple : affichage du code readiness:

9-affichage-code-readiness-diagnostic-obd-2.jpg


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