OBD. Tym złączem komunikuje się nasze auto

Idea gniazda diagnostycznego, jakie obecnie znamy pod nazwą On-Board Diagnostics czyli OBD narodziła się w połowie lat 60. w koncernie Volkswagen.
Przełomową datą był sierpień 1967 r. Wówczas VW zakończył produkcję samochodów z instalacją o napięciu 6 V i we wszystkich modelach wprowadził instalację dwunastowoltową. Zmiana sprzyjała wprowadzeniu ukrytej innowacji.
Przy „newralgicznych” elementach instalacji elektrycznej m.in. przy aparacie zapłonowym, oświetleniu pojazdu, rozruszniku i w innych miejscach konstruktorzy z Wolfsburga umieścili czujniki. Z prawej strony u góry komory silnika modelu VW 1200/1300 czyli popularnego „Garbusa” umieszczono 30-pinowe gniazdo, za pomocą którego samochód „łączył się” z urządzeniem diagnostycznym.

Diagnostykę wykonywano rozbudowanym multimetrem - przyrządem pomiarowym służącym do jednoczesnego pomiaru wielu wartości elektrycznych.

W sierpniu 1967 r. VW wprowadził drugą, ważną innowację. W modelu Typ 3 czyli 1600 Limousine i kombi Variant po raz pierwszy na świecie zastosowano sterowany elektronicznie wtrysk paliwa Bosch D-Jetronic. Początkowo modele 1600 LE/TLE oferowano w USA, a od czerwca 1968r. za dopłatą 585 marek także w RFN i na wybranych rynkach Europy. System VW – Computer Diagnose poszerzono o funkcje kontroli prawidłowego działania układu D-Jetronic. Firma Grundig skonstruowała dla VW specjalny tester. Przełączając ustawienia zgodnie z kolorem lampek kontrolnych na panelu urządzenia można było szybko wykryć i zdiagnozować niedomagania systemu wtryskowego.

W październiku 1969 roku angielski magazyn motoryzacyjny Autocar pisał: „Dzięki elektronicznym i mechanicznym urządzeniom diagnostycznym, zaprojektowanym i zbudowanym specjalnie dla samochodów Volkswagena przez firmę Bosch, 289 z 300 dealerów VW w Wielkiej Brytanii jest teraz w stanie przeprowadzić kontrolę stanu technicznego samochodów na każdym typie samochodu marki VW ”.

Można zadać pytanie jaki był sens szumnie promowanej przez VW komputerowej diagnostyki w samochodzie zasilanym gaźnikiem i pozbawionym elektronicznych komponentów znanych ze współczesnych pojazdów?

Słowo „komputerowy” należy jednak traktować umownie, ponieważ system diagnostyki VW nie był wprawdzie oparty na współczesnych nam komponentach cyfrowych, lecz dość skutecznie monitorował najważniejsze parametry i wykrywał podstawowe usterki. Z pewnością przyczynił się do budowania pozytywnego wizerunku PR-owego marki Volkswagen jako nowoczesnego producenta, który wychodzi daleko naprzód, poza przestarzałe już wówczas tylnosilnikowe modele bazujące na rozwiązaniach technicznych z lat 30. XX wieku.

Koncepcja „VW – Computer Diagnose” – czyli skomputeryzowanego systemu diagnotycznego była genialna w swojej prostocie i stanowiła przełom w motoryzacji.

Od roku modelowego 1970 nabywca nowego samochodu marki Volkswagen w RFN i innych krajach zachodniej Europy otrzymywał pięć kuponów uprawniających właściciela do diagnostycznych kontroli serwisowych w ASO do przebiegu 40 tys. km.

Kupony miały postać kart perforowanych – niewielkich arkuszy kartonu z otworami, które ówczesne komputery interpretowały jako dane i które zwracano przez dealera do centrali Volkswagena, gdzie zawarte w nich informacje wprowadzano do centralnego komputera.

Kupony te były ważne przez pięć lat i dotyczyły samochodu, a nie właściciela, dzięki czemu usługa była kontynuowana w przypadku zmiany właściciela samochodu. Można było także prześledzić historię serwisową pojazdu.

Kontrola trwała pół godziny i dzięki impulsom z czujników diagnozowała 50 funkcji pojazdu. Po przekroczeniu przebiegu 40 tys. km właściciel mógł wykonać płatną diagnozę za 14 marek RFN. „Zdiagnozujemy twojego Volkswagena pięć razy zanim okrążysz kulę ziemską” – reklamował się producent.

Warto jednak podkreślić, że wczesny VW – Computer Diagnose nie analizował jeszcze składu spalin w jednostkach zasilanych gaźnikiem. Funkcja ta pojawiła się w latach 70., wraz z wprowadzeniem elektronicznego wtrysku paliwa.

Kolejną ważną datą w historii OBD był sierpień 1971 r. Wówczas to Volkswagen wprowadził gniazdko diagnostyczne we wszystkich seryjnie produkowanych w Europie modelach osobowych od „Garbusa” 1200, 1302, 1600 (Typ 3), serię 411/411E (później 412), produkowany głównie na potrzeby Bundeswehry terenowy model 181 aż po flagowe K70, oraz VW Bus/ Transporter serii T2.

U progu lat 70. urządzenie diagnostyczne VW – Computer Diagnose były używane przez 9029 autoryzowanych serwisów Volkswagena w ponad 130 krajach świata.

Od sierpnia 1973 (rok modelowy 1974) system poszerzono o nowe funkcje. W następnym roku montowano go już w przedniosilnikowych modelach koncernu - Golfie, Passacie i Scirocco. Podczas unifikacji jednostek napędowych VW i Audi

w gniazdka diagnostyczne wyposażono także Audi 100, 80 i produkowany od lata 1974 r. model 50 – pierwowzór VW Polo pierwszej generacji (1975). Z czasem perforowane karty zastąpiono magnetycznymi nośnikami - dyskietkami. Nośniki się zmieniły, lecz koncepcja diagnostyki i zapisu danych przetrwała do dziś.

W połowie lat 70. w USA zaostrzono federalne i stanowe normy emisji spalin. W 1976 r. Volvo wprowadziło pierwsze sondy Lambda, a katalizator spalin stał się obowiązkowym elementem każdego nowego samochodu oferowanego na amerykańskim rynku. Większość oferowanych tam europejskich aut była zasilana wtryskiem paliwa. Poza wspomnianym już D-Jetronic, w latach 70. Bosch wprowadził systemy K- Jetronic i L-Jetronic. Stopniowo wtrysk paliwa wypierał gaźniki z USA i Kanady. Problem emisji spalin stał się kluczowy dla czołowych producentów.

W latach 70. równie istotne co niedomagania układu zapłonowego czy oświetlenia pojazdu były już wartości tlenków azotu (NOx), węglowodorów (HC) i tlenków węgla (CO) w spalinach danego pojazdu.

Dużym przełomem w diagnostyce OBD (1975) było urządzenie J-25400 Electronic Fuel Injection Analyzer Tool – urządzenie diagnostyczne i jednocześnie prosty analizator spalin. Innowacyjny tester produkowała Kent-Moore firma z Roseville w stanie Michigan.

To, w co w VW – Computer Diagnose miało rozmiar średniej wielkości szafy na ubrania, u Amerykanów mieściło się już w poręcznej, niebieskiej walizce. Wadą urządzenia było to, że było można go zastosować do diagnostyki tylko pojazdów wyposażonych wyłącznie w elektronicznie sterowany za pomocą modułu ECU pośredni wielopunktowy wtrysk paliwa firmy Bosch L-Jetronic wyposażony już w przepływomierz z ruchomą klapą.

Był to Cadillac Seville zasilany licencyjnym wtryskiem Bendix/Bosch i Datsun (Nissan) 280Z wyposażony w licencyjny układ wtrysku produkowany w Japonii przez firmę Diesel Kiki Co Ltd.. Na początku lat 80. własne rozwiązania diagnostyczne wprowadził koncern General Motors. Były to systemy Diagnostic Trouble Codes (DTC) i Computer Command Control (CCS) wprowadzone w latach 1980-81. Gniazda OBD pojawiały się w samochodach kolejnych producentów: Toyoty, Forda czy grupy Chrysler/Dodge/Plymouth. W Europie nowe rozwiązania opracowała firma Bosch dla BMW, które wprowadziło gniazdka diagnostyczne w samochodach serii 7, wyposażonych w zintegrowany system wtryskowo-zapłonowy Motronic (1979). Kluczową kwestią stało się ujednolicenie rozwiązań i kodu błędów oraz stworzenie przyjętego przez wszystkich producentów wspólnego standardu OBD.

Pod koniec lat 80. stowarzyszenie Society of Automotive Engineers (SAE) dokonało standaryzacji OBD dla wszystkich amerykańskich producentów.

W tym czasie instalacja elektryczna pojazdu nie była już tylko zwykłą wiązką kabli. Eksperymentowano z Controller Area Network (CAN) – szeregową magistralą komunikacyjną przesyłającą sygnały pomiędzy elementami danego podzespołu np. modułu sterowania silnikiem ECU lub systemu ABS. To znakomicie ułatwiało diagnostykę. Pierwszym seryjnie produkowanym samochodem osobowym wyposażony w multipleksowy system okablowania CAN był Mercedes W140 czyli klasa S z lat 1991-98. Dziś multipleksowa instalacja jest standardem.

W 1996 opracowany w USA standard drugiej generacji czyli OBD-II stał się obowiązkowy dla wszystkich sprzedawanych tam nowych samochodów osobowych i dostawczych do 3,5 tony, a także dla większości samochodów ciężarowych i autobusów. Gniazdka diagnostyczne pojawiły się także pod pancernymi płytami chroniącymi silniki czołgów M1 Abrams (Chrysler Defense/ później General Dynamics Land Systems) i innych pojazdów bojowych NATO.

Na starym kontynencie przełomowy okazała się dyrektywa UE 98/69/EC z 13 października 1998 r. Na jej podstawie od początku 2001 r. wszyscy obecni na europejskim rynku producenci mieli wyposażyć nowe pojazdy z silnikiem benzynowym w gniazdka EOBD.

Stopień nasycenia nowych pojazdów systemami elektronicznymi i normy dopuszczalnej emisji spalin EURO spowodowały, że systemy OBD-II stały się jednym z kluczowych elementów w każdym samochodzie osobowym. Od 2004 r. EOBD stało się obowiązkowe także w autach zasilanych jednostkami wysokoprężnymi.

W Polsce standard OBD-II wprowadzono w 2002 r. (auta z silnikiem benzynowym) , a więc jeszcze przed wejściem do struktur unijnych, natomiast dwa lata później – w Dieslach rejestrowanych w naszym kraju.

Gniazda OBD stały się obowiązkowe także w Australii, Nowej Zelandii, a od 2008 r. w także w Chinach. Dwa lata później w USA wprowadzono standard HDOBD dla samochodów użytkowych, ciężarowych i autobusach oraz pojazdach specjalnych.

Ujednolicono także kody błędów, gdyż w latach 90. producenci stosowali własny system ich oznaczania. Możliwe stało się wykrywanie i odczyt błędów np. awarii układu hamulcowego, układu ABS czy sterownika poduszek i kurtyn powietrznych, układów przeniesienia napędu, systemu kontroli trakcji czy stabilizacji toru jazdy.

System diagnostyczny (OBD) można porównać do „mózgu” i „ust” samochodu.

Wraz z elektronicznym modułem (jednostką) sterującym ECU OBD nadzoruje prawidłowe działanie instalacji elektrycznej pojazdu i rozbudowanej elektronice pojazdu. Czujniki w instalacji elektrycznej i przy silniku przesyłają przez OBD do komputera diagnostycznego informacje o wykrytym problemie i kod błędu przypisany do danego urządzenia lub systemu. Istotnym elementem komunikacji OBD jest 16-pinowe gniazdo umożliwiające odczyt kodów błędów. Znajduje się ono zwykle pod tablicą rozdzielczą, najczęściej w dolnej części w lewej strony, w okolicy kolumny kierowniczej. Pewien wyjątek stanową niektóre samochody francuskiej produkcji, w których OBD jest ukryte w pod klapką w środkowym schowku. Czasem gniazdo znajduje się w ściance środkowego podłokietnika, zaś sporadycznie – w okolicy gniazda zapalniczki.

Współczesne OBD-II „komunikuje” się za pomocą specjalistycznych protokołów CAN (ISO15765/SAE J2480), ISO9141, ISO14230 (KWP2000), ISO14229 (UDS), J1850 PWM oraz J1850 VPW.

Układ OBD jest tak skonfigurowany tak, by przy użyciu urządzeń diagnostycznych można było odczytać najważniejsze parametry pracy silnika i informacje o usterkach, które mogą mieć wpływ na emisję spalin. Z OBD może korzystać nie tylko mechanik w ASO, ale także diagnosta ze stacji kontroli pojazdów. Nikogo już więc nie zdziwi fakt, że profesjonalista badający nasz pojazd, zanim sięgnie po klucz czy śrubokręt, pracę zaczyna z laptopem wpiętym do OBD.

Koszt badania przez OBD to minimum 100 zł poza ASO. Gdy w naszym samochodzie zapali się żółta kontrolka Check Engine warto wykonać diagnozę kodów błędu silnika.

„Działaniem większości układów samochodu sterują komputery. Starsze pojazdy miewały tylko kilka sterowników do podstawowych układów jak silnik, układ ABS, poduszka powietrzna. Nowsze auta posiadają od kilkunastu do kilkudziesięciu sterowników. Komunikacja z poszczególnymi sterownikami możliwa jest dzięki zastosowaniu gniazda diagnostycznego” – powiedział portalowi Motofakty.pl właściciel niezależnego serwisu i mechanik z kilkunastoletnim doświadczeniem Maciej Chebda, dodając, że „komunikacja poprzez gniazdo OBD jest w dzisiejszych czasach jednych podstawowych elementów umożliwiających diagnostykę pojazdu dzięki odczytowi błędów. Daje też możliwości kasowania błędów, odczytu parametrów pracy, zmiany ustawień, adaptacji jak również modyfikacji sterowników poprzez zmianę parametrów zwanej potocznie tuningiem".

Do diagnostyki służą skanery zwane także testerami lub interfejsami diagnostycznymi. Na rynku możemy znaleźć urządzenia nawet za kilkadziesiąt złotych które są w stanie odczytać i skasować błędy. Profesjonalny skaner kosztuje od kilku do kilkudziesięciu tysięcy złotych i wymagają przeważnie corocznej aktualizacji, która może kosztować nawet kilka tysięcy.

„Uniwersalne urządzenia nie zawsze mają możliwość diagnozowania wszystkich pojazdów, dlatego wielu producentów oferuje dedykowane oprogramowanie do samochodów europejskich, azjatyckich bądź amerykańskich. Najlepiej jednak radzą sobie urządzenia dedykowane dla konkretnej marki" – podkreśla Chebda, tłumacząc, że w przypadku uniwersalnych skanerów często istnieje możliwość błędnej diagnozy, ponieważ producenci tych sprzętów różnie tłumaczą kody błędów.

Niestety, w wielu przypadkach komputer diagnostyczny nie powie nam wprost, co „boli” nasz samochód.

„Każde odstępstwo od zadanych parametrów komunikowane jest przez sterownik w postaci błędu, który zapisuje się w pamięci i może wyświetlać się na desce rozdzielczej w postaci komunikatu bądź kontrolki. Jednak często awarie elementów mechanicznych potrafią wywoływać błędy elektroniki i mogą wpływać na mylną diagnozę. Niektóre skanery wyświetlają komunikaty dla mniej doświadczonych mechaników „nie wymieniaj części na podstawie kodów błędów" –wyjaśnia Chebda, podkreślając, że „nawet najdroższy skaner bez wiedzy i doświadczonego mechanika może być bezużyteczny a nawet w niektórych przypadkach może zdezinformować i spowodować więcej szkód niż pożytku, a właściciela auta narazić na niepotrzebne koszty”.

Gniazdo (port) OBD poza podstawową funkcją diagnostyczną może być używane także do innych celów niż diagnostyka i tuning.

Za pośrednictwem OBD w samochodzie można zainstalować system lokalizacji oparty na module GPS/ GSM. Lokalizator informuje właściciela pojazdu o aktualnym miejscu postoju pojazdu, monitoruje go także w czasie jazdy. System „szpiegowski” działający przez port OBD jest przydatny zwłaszcza we flotach pojazdów. Może on podawać także dodatkowe informacje i parametry jak np. prędkość pojazdu lub ilość paliwa w zbiorniku.

Na rynku jest już dostępne oprogramowanie z diagnostycznym skanerem OBD, który współpracuje z smartfonami z iOS lub systemem Android a także ze zwykłym „pecetem” działającym w Windows. Można więc ogólnie zdiagnozować auto bez wizyty u mechanika. Przykładem może być polskie oprogramowanie SDPROG przeznaczone do diagnozowania samochodów wszystkich marek wyposażonych w standard OBD2. Według deklaracji producenta potrafi on „odczytywać błędy silnika i w większości przypadków sugerować możliwe przyczyny usterk