OBD II / EOBD

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OBD II / EOBD

Mercedes-Benz Service
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Systembeschreibung On-Board-Diagnose II
(OBD II / EOBD)
– Dieser Ausdruck wird nicht vom Änderungsdienst erfasst. Technischer Stand: 07 / 2007 –
Mercedes-Benz Service
Systembeschreibung On-Board-Diagnose II
(OBD II / EOBD)
Technische Informationsschrift für den Service
Daimler AG · Technische Information und Werkstatteinrichtung (GSP/TI) · D-70546 Stuttgart
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Titelbild-Nr. Umschlag: P54.00-2601-00
Bestell-Nr. Broschüre: 6516 1349 00
03.07
Inhalt
Vorwort
5
Allgemeine Informationen
On-Board-Diagnose
6
Historie
7
Gesetzliche Grundlagen
8
Gesetzliche Grundlagen / Diagnose-Assistenz-System 11
Grundlagen
Datenzugriff
12
OBD-Daten
14
Fehlercode
15
Fehlerspeicher
16
Überwachung / Identifizierungsmerkmale
17
Prüfverfahren
18
Readiness-Code
19
On-Board-Diagnose Otto-Motoren
Überwachte Systeme und Komponenten
20
On-Board-Diagnose Diesel-Motoren
22
Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) b
3
Inhalt
Abgasuntersuchung
Abgasuntersuchung nach NEFZ
24
Abgasuntersuchung mit OBD
24
Systemkomponenten
Prüfkupplung Diagnose
26
Kontrollleuchte Motordiagnose/CHECK ENGINE
27
Anhang
4
Abkürzungen
28
Richtlinien und Normen
30
Stichwörter
31
Notizen
32
b Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD)
Vorwort
Sehr geehrte Leserinnen und Leser,
mit der vorliegenden Broschüre stellen wir Ihnen die Systeme „On-Board-Diagnose II (OBD II)“ und
„Europäische On-Board-Diagnose (EOBD)“ vor.
Diese Systembeschreibung besitzt keine fahrzeugspezifische Gültigkeit.
Sie beschreibt die OBD II/EOBD-Anforderungen und deren Erfüllung bei den Mercedes-Benz-PKWModellen.
Mit dieser Systembeschreibung wollen wir Ihnen
einen Überblick über diese Systeme anbieten. Die
Schrift soll vor allem Technikern und Monteuren in den
Servicebetrieben als Brücke dienen, zwischen den
Einführungsschriften und den detaillierten Informationen im Werkstatt-Informations-System (WIS) und
im Diagnose-Assistenz-System (DAS).
Die Systembeschreibung ist nicht als Grundlage für
Reparaturen oder zur Diagnose von technischen
Problemen gedacht. Hierfür stehen Ihnen wie gewohnt
das WIS und das DAS zur Verfügung.
Änderungen und Neuerungen werden ausschließlich
in den entsprechenden Literaturarten im WIS veröffentlicht. Angaben in der Systembeschreibung können
daher von den Veröffentlichungen im WIS abweichen.
Alle in dieser Broschüre aufgeführten technischen
Daten haben den Stand des Redaktionsschlusses
Februar 2007 und können daher vom Serienstand
abweichen.
Der inhaltliche Schwerpunkt der Systembeschreibung
liegt auf den Grundlagen der Systeme, den prinzipiellen Funktionsweisen sowie den funktionellen
Zusammenhängen:
•
•
•
•
Allgemeine und gesetzliche Grundlagen
Aufbau und Funktion
Zusammenhänge der Elemente in den Systemen
Zusammenspiel zwischen den Systemen und ihren
Komponenten
Daimler AG
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Technische Information und Werkstatteinrichtung
(GSP/TI)
5
On-Board-Diagnose
Die On-Board-Diagnose II (OBDII) ist ein Diagnosesystem, das im Fahrzeug eingebaut (on board) ist.
Die Richtlinien für die OBDII beinhalten u. a. folgende
Forderungen/Voraussetzungen:
Das OBD-Diagnosesystem ist im Motorsteuergerät (PCM = Powertrain Control Module) integriert und
überwacht ständig alle abgasrelevanten Komponenten und Systeme des Fahrzeugs.
• Genormte Diagnose-Steckdose nach „SAE J1962
bzw. ISO 15031-3“ im Bereich des Fahrerfußraums
• Standardisierte Fehlercodes DTCs (Diagnostic
Trouble Codes) für alle Hersteller nach „SAE J2012
bzw. ISO 15031-6“
• Auslesen der OBD-Daten (DTCs, PIDs (Parameter
Identifier) und InfoTypes (Fahrzeugidentifikationsdaten)) mit dem Diagnosekommunikationsprotokoll gemäß „SAE J1979 bzw. ISO15031-5“
• Anzeige der OBD-Daten (DTCs, PIDs und InfoTypes)
mit einem handelsüblichen Diagnosegerät nach
„SAE J1978 bzw. ISO 15031-4“
• Anzeige der Betriebsbedingungen (Fehlerumgebungsdaten), bei denen eine Störung auftritt
• Festlegung, wann und wie (MIL) eine abgasrelevante Störung angezeigt werden muss
• Standardisierte Benennungen und Abkürzungen
von Komponenten und Systemen nach „SAE J1930
bzw. ISO 15031-2“
Tritt eine Störung auf, wird diese über eine Fehlerwarnlampe MIL (Malfunction Indicator Lamp) dem
Fahrer angezeigt.
Gleichzeitig wird die Störung im Fehlerspeicher des
Motorsteuergeräts abgespeichert und kann mit jedem
handelsüblichen Diagnosegerät (Generic Scan Tool)
ausgelesen und gelöscht werden.
Aufgaben:
• Ständige Überwachung von allen abgasrelevanten
Komponenten und Systemen
• Sofortige Erkennung und Anzeige von wesentlichen Emissionserhöhungen über die gesamte
Lebensdauer des Fahrzeugs
Ziele:
• Dauerhaft niedrige Abgasemissionen gewährleisten
• Schutz der abgasrelevanten Komponenten, wie
z. B. den Katalysator vor Fehlzündungen
Vorschläge zur Umsetzung dieser Forderungen
werden durch die amerikanische SAE (Society of Automotive Engineers) erstellt.
Diese Vorschläge der SAE sind meistens die Grundlage für die ISO-Richtlinien (International Organization
for Standardization) der OBDII.
$ On-Board-Diagnose I (OBD I)
OBD I-Fahrzeuge haben nicht die genormte
Diagnose-Steckdose im Fahrzeug-Innenraum,
sondern eine Diagnose-Steckdose im Motorraum.
Außerdem ist die OBD I nicht genormt, das heißt,
die Funktionalitäten und Ausführungen sind bei
jedem Hersteller anders.
6
Gesetzliche Vorschriften zur Minderung der Abgasemissionen wurden zwingend notwendig, als sich
1943 über Los Angeles (Kalifornien, USA) häufig eine
riesige Dunstglocke (Smog) mit fast 100 km Durchmesser bildete.
Damit begann die Entwicklungsgeschichte zur
Minderung und Überwachung der Abgasemissionen
von Kraftfahrzeugen:
1960 Erstes kalifornisches Gesetz zum Schutz
der Luftreinheit durch die CARB (California Air Resources Board)
1992 Einführung Abgasnorm EURO 1 in der EU
1996 Einführung OBD II in den USA
Einführung Abgasnorm EURO 2 in der EU
Einführung EOBD (OBD II) bei Benzin-Motoren
in der EU
2003 Einführung EOBD (OBD II) bei Diesel-Motoren
in der EU
Historie
1966 Erste kalifornische Abgasnorm für HC+CO
1975 Erster 2-Wege-Katalysator
1976 Erster 3-Wege-Katalysator und damit
Einführung von bleifreiem Benzin
1979 Einführung OBDI in Kalifornien
1988 Festlegung von Normen für OBDI durch SAE
$
1990 Festlegung der ersten Abgas-Normen „LEV“
für die USA durch die CARB
Smog ist die Anwesenheit von Luftschadstoffen in
gesundheitsschädlichen und sichtbeeinträchtigenden Konzentrationen.
Smog über Los Angeles
CO
Kohlenmonoxid
HC
Kohlenwasserstoffe
H2O2 Wasserstoffperoxid
NMVOC Non Methane Volatile Organic Compounds (flüchtige organische Verbindungen außer Methan)
Stickoxide
NOX
UV
Ultraviolette Strahlung
7
Die wichtigsten gesetzlichen OBD-Grundlagen sind in
der EU, den USA und in Japan definiert und im
Folgenden beschrieben. Die übrigen Länder, sofern
dort OBD überhaupt gefordert wird, schließen sich
derzeit in der Regel einem dieser drei Standards an.
Aufgrund stetiger Änderungen sollten im Bedarfsfall
die OBD-Anforderungen der einzelnen Länder geprüft
werden.
EU
In der EU wird die On-Board-Diagnose II (OBD II) Europäische On-Board-Diagnose (EOBD) genannt.
Europa ist mindestens so dicht besiedelt wie Kalifornien. Deshalb wurden die Vorschriften fast immer
übernommen.
Die gesetzliche Grundlage in der EU ist die Richtlinie
„70/220/EWG“, im Besonderen der „Anhang XI“.
Vorgeschrieben ist die EOBD bei:
• PKW-Ottomotoren ab 2000 in neuen PKW-Typen
und ab 2001 bei allen PKW-Typen
• PKW-Dieselmotoren ab 2003 in neuen PKW-Typen
Die zu überwachenden Komponenten und Systeme
bei Otto-Motoren sind:
•
•
•
•
•
Wirkungsgrad des Katalysators (hinsichtlich HC)
Verbrennungsaussetzer
Sauerstoffsonden
Elektronik des Verdunstungsemissionssystems
Sonstige Komponenten und Systeme, die bei
Ausfall/Störung zu einer Überschreitung der OBDSchwellengrenzwerte führen
• Am Steuergerät angeschlossene emissionsrelevante Komponenten des Antriebstrangs auf
Schaltkreisstörungen
bei Diesel-Motoren sind:
• Partikelfilter
• Kraftstoff-Einspritzsystem
• Sonstige Komponenten oder Systeme, die bei
Ausfall/Störung zu einer Überschreitung der OBDSchwellengrenzwerte führen
• Am Steuergerät angeschlossene emissionsrelevante Komponenten des Antriebstrangs auf
Schaltkreisstörungen
Die EOBD gilt für alle PKW und leichte Nutzfahrzeuge
mit einer zulässigen Gesamtmasse bis 2.500 kg und
maximal 9 Sitzplätzen.
Für die OBD-Schwellengrenzwerte (der Abgasemissionen), ab denen Störungen anzuzeigen sind, werden,
unabhängig von den Typprüfgrenzwerten, für die
Abgasemissionen CO, HC, NO X und PM „absolute“
(feste) Grenzwerte definiert.
Abgaskategorien
EURO 1 (ab 1992)
EURO 2 (ab 1996)
EURO 3 (ab 2000)
EURO 4 (ab 2005)
EURO 5 (ab 2009)
8
$ Zertifizierung neuer Typen
Die Überprüfung des EOBD-Systems erfolgt gemäß
„70/220/EWG, Anhang XI, Anlage 1“, wobei generell verschiedene Motoren (mit vergleichbarer
Motorsteuerung) gemäß „Anlage 2“ in so
genannten OBD-Familien zusammengefasst
werden können.
USA
Gesetzliche Grundlage für die OBDII ab Modelljahr
2004 ist das „CCR (California Code of Regulations),
title 13, section 1968.2“.
Die Anforderungen der Umweltschutzbehörde EPA
(Environmental Protection Agency) sind meist durch
die der CARB (California Air Resources Board) abgedeckt. Sie gelten für alle PKW bis 12 Sitzplätze sowie
kleine LKW bis 6.350 kg.
Die OBD-Schwellengrenzwerte (der Abgasemissionen), ab denen Störungen anzuzeigen sind, werden
multiplikativ definiert. Das heißt, die Grenzwerte sind
„relativ“ (1,5-facher Grenzwert der jeweiligen Abgaskategorie). Damit ergeben sich für die verschiedenen
Abgaskategorien, nach denen die Fahrzeuge zertifiziert sind, unterschiedlich zulässige Abgasemissionen.
Abgaskategorien LEV I (1994-2003) und LEV II
(2003-2010) auf Grundlage der CARB-Norm von 1990:
• TLEV = Transitional Low Emission Vehicle (ab
1994)
• LEV = Low Emission Vehicle (ab 1997)
• ULEV = Ultra Low Emission Vehicle (ab 1997)
• ILEV = Inherently Low Emission Vehicle (ab 2000)
• SULEV = Super Ultra Low Emission Vehicle (ab
2000
• PZEV = Partial Zero Emission Vehicles (ab 2002)
• AT PZEV = Advanced Technology Partial Zero
Emission Vehicles (ab 2002)
• ZEV = Zero Emission Vehicles (ab 2002)
Abgaskategorien Tier 1 (1994-2003) und Tier 2 (ab 2004) auf Grundlage der EPA-Norm
• LDV = Light Duty Vehicle (1994-2003)
• LDV Diesel= Light Duty Vehicle Diesel (1994-2003)
• Bin 1 bis Bin 10 (ab 2004), dabei entspricht in
etwa:
Bin 9 = LEV I-Cars
Bin 5 = LEV II-Cars
Bin 1 = ZEV-Cars
sind:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Wirkungsgrad des Katalysators
Katalysatoraufheizung
Verbrennungsaussetzer (auch bei Diesel-Motoren)
Verdunstungssystem
Sekundärluftsystem
Kraftstoffsystem
Sauerstoffsonden
AGR-System (Abgasrückführung)
PCV-System (Kurbelgehäuseentlüftung)
Kühlsystem
A/C-System (Klimaanlage)
VVT-System (Nockenwellenverstellung)
System zur Ozonreduzierung
Partikelfilter
Sonstige emissionsrelevante Komponenten,
Systeme oder solche Komponenten, deren Störung
die Diagnose einer anderen Komponente
verhindert (comprehensive components)
$ Zertifizierung neuer Typen
Der Fahrzeughersteller muss Testdaten des OBDSystems von einem bis zwei Dauerlauf-Fahrzeugen
liefern. Die Dauerlauf-Fahrzeuge gleichen Baumusters werden (je nach Verkaufs-Stückzahlen) in
verschiedene Testgruppen aufgeteilt. Die zuständige Behörde wählt anhand der Anzahl der vom
Hersteller geplanten Testgruppen ein bis zwei
Fahrzeuge zur Überprüfung aus. Bei 1-5 Testgruppen wird ein und bei 6-10 Testgruppen
werden zwei Fahrzeuge ausgesucht.
9
Besonderheiten der kalifornischen Richtlinie
der CARB
„Rate Based Monitoring“ (RBM) oder auch „In-Use Monitoring Performance Ratio“ genannt, wurde in Kalifornien ab Modelljahr 2005 schrittweise
eingeführt und fordert für eine Vielzahl von Diagnosen
eine Mindestablaufhäufigkeit.
Hierzu werden Verhältnisse (Ratios) gebildet. Der
Zähler eines Ratio wird erhöht, wenn eine Diagnose so
abgelaufen ist, dass eine Störung erkannt worden
wäre. Der Nenner erhöht sich nach jeder Fahrt, die
folgende Bedingungen erfüllt:
• Fahrdauer mindestens 10 min (davon 5 min bei
einer Geschwindigkeit über 25 mph)
• Kontinuierliche Leerlaufphase von > 30 s
• Außentemperatur > -7 °C (20 °F)
• Höhenlage < 2.440 m (8.000 ft)
Für folgende Bauteile und Systeme sind
Zähler/Nenner im OBD-Steuergerät zu führen und
müssen durch ein Diagnosetool auslesbar sein:
•
•
•
•
•
•
Katalysator
Sauerstoffsonde
Tankleck (Leck ø > 0.5 mm)
AGR-System (Abgasrückführung)
VVT-System (Nockenwellenverstellung)
Sekundärluftsystem
PVE Kommunikation (ab Modelljahr 2005)
• Automatisierte Überprüfung der OBD-Kommunikation und der korrekten Fehlercodeabspeicherung (DTCs) sowie weitere inhaltliche Überprüfungen in Bezug auf unterstützte Daten (PIDs),
gemäß der Testspezifikation nach „SAE J1699-3“
• Je Modelljahr 1 Fahrzeug je genehmigter
Motorsteuerungsgruppierung (inkl. Kombination
aus Fahrzeugarchitektur, Getriebesteuerung und
Tanksteuergerät)
• Verwendung eines Kommunikationsadapters für
den Test nach „SAE J2534-1“
• Tests innerhalb eines Monats nach SONP (Start of
Normal Production)
PVE Überwachung
• Überprüfung jeder einzelnen OBD-Diagnose
hinsichtlich Fehlereintrag und MIL-Aktivierung
• Behörde wählt 1 Fahrzeug je Testgruppe zur PVE Demonstration aus
• In Summe 6 Fahrzeuge, wenn mehr als 10
Testgruppen zertifiziert werden
• Tests innerhalb von 6 Monaten nach SONP
PVE RBM (für RBM-Modelle)
• 15 Fahrzeuge von jedem zuvor genehmigten
Testgruppen-Verbund (gleiche OBD-Strategien,
ähnliche Kalibrierungen und ähnliche Ratios)
• Verringerung der Fahrzeuganzahl für Testgruppen
mit niedrigen Verkaufs-Stückzahlen mit
Genehmigung möglich
• Tests innerhalb von 6 Monaten nach SONP
Zertifizierung neuer Typen
Die Prüfungen der PVE (Production Vehicle Evaluation)
zur Zertifizierung unterteilen sich in drei Unterpunkte
und müssen jeweils an Serienfahrzeugen erfolgen:
• PVE Kommunikation
• PVE Überwachung
• PVE RBM
$ Kriterien Motorsteuerungsgruppierung
• Software für Realisierung „Mode 01-09“ identisch
• Diagnoseprotokoll identisch
• Message Timing (Zeitverhalten der Signalübertragung) identisch
• Anzahl der unterstützten „Data Stream
Parameter Mode 01“ identisch
10
Japan
ECE
Japan bezeichnet OBDII (USA) und EOBD (EU) als äquivalente Standards. Stellenweise hat Japan dennoch
eigene Anforderungen, jedoch noch keine gesetzlichen Regelungen.
Derzeit werden in ECE in der Regel die OBD-Standards
aus der EU, den USA oder Japan anerkannt.
Folgende Werte, Komponenten und Systeme müssen
überwacht werden:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Luftdruck
Saugrohrluftdruck
Ansaug-/Ladelufttemperatur
Kühlmitteltemperatur
Drosselklappenwinkel
Zylindererkennung
Kurbelwellenwinkel/-drehzahl
Luftmassenmesser
Sauerstoffsonde
Sondenheizung
Zündsystem
Abgassystem
Kraftstoffversorgung
AGR-System
Weitere emissionsrelevante Komponenten
Aufgrund möglicher Änderungen sollte dies jedoch im
Einzelfall geklärt werden.
Diagnose-Assistenz-System (DAS)
Gesetzliche Grundlagen / Diagnose-Assistenz-System
Das DAS ist das herstellerspezifische Diagnosegerät
von Mercedes-Benz. Es ermöglicht zusätzlich zu den
OBD-Diagnosefunktionalitäten eine umfangreiche
Systemdiagnose aller Fahrzeugsysteme (wie z.B.
Motorsteuerung, Fahrwerk, Audiosystem, Klimatisierung). Außerdem sind im DAS zu den einzelnen Fehlercodes detaillierte Fehlerbeschreibungen und Hinweise
zur Störungssuche hinterlegt.
Die herstellerspezifischen OBD-Diagnosefunktionalitäten sind nicht nur umfangreicher, sondern auch
anders aufgebaut und gegliedert als bei einem
handelsüblichen OBD-/EOBD-Diagnosegerät.
$ Japan
Die japanische Behörde „MLIT“ (Ministry of Land,
Infrastructure and Transport of Japan) erarbeitet
seit 2003 ein neues OBD-Gesetz, das 2008 oder
2009 für Importeure in Kraft treten soll.
11
Grundlagen
Datenzugriff
Diagnosegerät
CAN-Vernetzung
Der Zugang zu den allgemeinen OBD-Daten im Motorsteuergerät kann mit jedem handelsüblichen
Diagnosegerät (Generic Scan Tool) nach „SAE J1978“
bzw. „ISO 15031-4“ erfolgen. Mit dem DAS (DiagnoseAssistenz-System) können die Mercedes-Benz-spezifischen Diagnosefunktionalitäten genutzt werden.
Das On-Board-Diagnosesystem nutzt die CAN-Vernetzung des Motorsteuergeräts mit anderen Steuergeräten im Fahrzeug.
Daten-Schnittstelle
Die Schnittstelle zwischen Diagnosegerät und Fahrzeug ist die Diagnose-Steckdose (bei Mercedes-Benz
Prüfkupplung Diagnose), die bezüglich dem Einbauort,
der Form des Steckers und der Belegung nach „SAE
J1962“ bzw. „ISO 15031-3“ genormt ist.
Die OBD-Daten werden in beide Richtungen (bidirektional) über eine serielle Schnittstelle nach
„ISO14230-4“ oder eine CAN-Schnittstelle nach „ISO15765-4“ übertragen.
1
2
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So können z. B. Störungen am Automatikgetriebe vom
entsprechenden Getriebesteuergerät oder Fahrbahnunebenheiten (für die Verbrennungsaussetzer-/
Laufruhe-Erkennung) vom Steuergerät ESP erfasst
werden. Dies erfordert, dass sich die miteinander
kommunizierenden Steuergeräte gegenseitig überwachen und bei Ausfall eines Steuergeräts entsprechende Fehlercodes abgespeichert werden.
Weitergabe von Daten an vertriebsnetzfremde Nutzer
Die Fahrzeughersteller müssen Reparatur- und
Diagnosedaten für vertriebsnetzfremde Nutzer
verfügbar und zugänglich machen. Ausgenommen ist
davon das so genannte „geistige Eigentum“ der
Hersteller, wie z. B. Patente.
Handelsübliches Diagnosegerät (Generic Scan Tool)
Diagnose-Steckdose
Motorsteuergerät
Übertragungsprotokolle
Manipulationsschutz
Die auslesbaren Parameter und Werte sind bei allen
Fahrzeugen gleich, nicht jedoch die dazu verwendeten
Übertragungsprotokolle.
Alle umprogrammierbaren Rechnercodes oder
Betriebsparameter (z.B. Motorkennlinien) müssen
gegen unbefugte Eingriffe gesichert sein und ein
Schutzniveau aufweisen, das mindestens den Bestimmungen nach „SAE J2186 bzw. ISO 15031-7“
entspricht. Dies gilt aber nur, wenn der Datenaustausch mit den beschriebenen Übertragungsprotokollen über die Diagnose-Steckdose (Prüfkupplung
Diagnose) erfolgt.
Bei Mercedes-Benz-Fahrzeugen wurden bislang die
Übertragungsprotokolle KWP und KWP 2000 über die
„K-Line“ und seit ca. 2004 das CAN-Übertragungsprotokoll für die OBD genutzt.
Das CAN-Übertragungsprotokoll ist ab 2003 erlaubt
und ab 2008 in den USA Pflicht.
Ab der Baureihe 204 erfolgt die Diagnosekommunikation ausschließlich mit dem CAN-Übertragungsprotokoll über den „Diagnose-CAN“. Dieser bietet den
Vorteil einer hohen Datenrate von 500 kBit/s im
Vergleich zu der bisher verwendeten „K-Line“ von
10,4 kBit/s sowie die Möglichkeit der parallelen
Diagnose von mehreren Steuergeräten.
Grundlagen
Datenzugriff
Bei Mercedes-Benz-Fahrzeugen wird als Manipulationsschutz eine SCN-Codierung (SCN = Software
Calibration Number) bzw. bei USA-Fahrzeugen eine
CVN-Codierung (CVN = Calibration Verification
Number oder auch CAL-ID = Calibration Identification
genannt) vorgenommen.
Die SCN bzw. CVN besteht aus einem 16-stelligen
Code, der die individuelle Hard- und Software jedes
einzelnen Steuergeräts des Fahrzeugs dokumentiert.
Über die Prüfsumme der Steuergerätesoftware und
deren Kalibrierung kann in den USA jeder Austausch
und jede Manipulation eines Steuergeräts bzw. seiner
Software nachgewiesen werden.
Übertragungsprotokoll
ISO-Norm
SAE-Norm
Übertragungsgeschwindigkeit
KWP (Key Word Protocol)
ISO 9141-2
SAE J1979
10,4 kBit/s
KWP 2000 (Key Word Protocol)
ISO 14230-4
SAE J1979
10,4 kBit/s
VPWM (Variable Pulse Width
Modulation)
—
SAE J1850
10,4 kBit/s
PWM (Pulse Width Modulation)
—
SAE J1850
41,6 kBit/s
CAN (Controller Area Network)
ISO 15765-4
—
500 kBit/s
13
Grundlagen
OBD-Daten
Allgemeine OBD-Daten
Fehlerumgebungsdaten (Mode $02)
Allgemeine OBD-Daten, die für jeden zugänglich sein
müssen, sind alle diejenigen OBD-Daten, die für
Inspektion, Diagnose, Wartung oder Reparatur emissionsrelevanter Bauteile und Systeme des Fahrzeugs
erforderlich sind.
Zusätzlich zur aufgetretenen Störung werden die
Betriebsparameter bzw. -bedingungen, die so
genannten Fehlerumgebungsdaten (Freeze Frame
Data), gespeichert.
Folgende Daten können nach „SAE J1979“ bzw. „ISO 15031-5“ ausgelesen werden:
• Mode $01: Abgasrelevante Istwerte und Diagnosedaten des OBD-Systems
• Mode $02: Freeze Frame Data (Fehlerumgebungsdaten)
• Mode $03: Stored DTCs (Fehlercodes von aktuell auftretenden, gespeicherten, abgasrelevanten Störungen)
• Mode $04: Löschen von allen abgasrelevanten Fehlercodes
• Mode $05: Lambda-Regelkreiswerte
• Mode $06: Test-Resultate zyklisch überwachter
Systeme
• Mode $07: Pending DTCs (Fehlercodes von erkannten, noch nicht gespeicherten, abgasrelevanten Störungen aus dem aktuellen und dem vorangegangenen Fahrzyklus)
• Mode $08: Fahrzeugspezifische Fehlercodes und Diagnosefunktionalitäten (z.B. Einleiten von zyklischen Prüfungen)
• Mode $09: Fahrzeug-Identifizierungsmerkmale
Tritt dieselbe Störung ein zweites Mal auf, werden
auch diese Fehlerumgebungsdaten gespeichert. Tritt
die Störung weiterhin auf, werden die zuletzt gespeicherten Fehlerumgebungsdaten aktualisiert. Es
können also die Fehlerumgebungsdaten vom ersten
und letzten Auftreten einer Störung ausgelesen
werden.
Fehlerumgebungsdaten sind z.B.:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Fahrzeuggeschwindigkeit
Motordrehzahl
Kühlmitteltemperatur
Saugrohrluftdruck
Ansauglufttemperatur
Versorgungsspannung
Motorlastzustand
Adaptionswert der Gemischbildung
Zustand Lambda-Regelung
Abgasrelevante Istwerte und Diagnosedaten
des OBD-Systems (Mode $01)
Alle abgasrelevanten Istwerte (Echtzeitdaten) der
einzelnen Komponenten und Systeme werden angezeigt.
$
Über das On-Board-Diagnosesystem kann
zukünftig auch auf andere elektronische Fahrzeugsysteme zugegriffen werden, die die aktive und
passive Sicherheit des Fahrzeugs betreffen.
14
Erkannte Störungen werden in Form von Fehlercodes
(DTCs) nach „SAE J2012 bzw. ISO 15031-6“ gespeichert. Der Fehlercode ist ein 5-stelliger alphanumerischer Wert (1 Buchstabe und 4 Ziffern).
Die P0xxx-Codes (Mode $03 und $07) sind
genormte abgasrelevante Codes.
Aufbau und Gliederung der Fehlercodes
Weiterhin kann jeder Fahrzeughersteller zusätzlich
P1xxx-Codes (Mode $08) verwenden. Dies ist dann
der Fall, wenn der Fahrzeughersteller (über die Anforderungen des Gesetzgebers hinaus) zusätzliche Funktionen im Motorsteuergerät integriert und diese ebenfalls diagnosefähig sein sollen.
Grundlagen
Fehlercode
Die P1xxx-Codes können meistens nur mit einem
herstellerspezifischen Diagnosegerät (bei MercedesBenz mit dem DAS) entschlüsselt werden.
1. Stelle kennzeichnet das System, das die Störung
gemeldet hat:
•
•
•
•
B = Body (Karosserie)
C = Chassis (Fahrwerk)
P = Powertrain (Antrieb)
U = Network (Netzwerk, z.B. CAN-Datenbus)
2. Stelle kennzeichnet, um welche Art von Fehlercode
es sich handelt:
• 0 = Genormter OBD-Code
• 1 = Hersteller-Code
3. Stelle kennzeichnet, in welcher Baugruppe die
Störung auftrat:
•
•
•
•
•
•
•
•
1 = Dosierung Kraftstoff- und Luftmenge
2 = Einspritzdüsen
3 = Zündsystem und Verbrennungsaussetzer
4 = Zusätzliche Systeme zur Emissionsminderung
5 = Leerlauf und Fahrzeuggeschwindigkeit
6 = Bordcomputer und sonstige Outputs
7 = Getriebe
8 = Getriebe
4. Stelle kennzeichnet fehlerhaftes Bauteil und Art
der Störung, wie z.B. (420):
• Katalysator Umwandlungsrate (Bank 1) zu
niedrig
15
Grundlagen
Fehlerspeicher
Fehlererkennung
Folgefehler
Das Motorsteuergerät überprüft ständig seine Einund Ausgangssignale auf Plausibilität und erkennt
mögliche Störungen. Die Erkennung der Störung und
deren Speicherung wird wie folgt unterschieden:
Ist ein fehlerhaftes Signal erkannt und gespeichert,
werden sämtliche Prüfungen abgebrochen, bei denen
dieses Signal als Vergleichsgröße benötigt wird (so genannte Querverriegelung). Dadurch wird das
Speichern von Folgefehlern verhindert.
• Störung ständig vorhanden
• Wackelkontakt, der während einer Fahrt
aufgetreten ist
Folgende Störungen werden in Häufigkeit und Dauer
erkannt:
• Signale über oder unter Grenzwert (z.B. Leitungsunterbrechung, Kurzschluss, defekter Sensor)
• Unlogische Kombination verschiedener Signale
• Regelkreis (z. B. Lambda-Regelung) an der unteren
oder oberen Grenze des Regelungsintervalls
• Störungen in Wirkungsketten (fehlerhafte
Prüfungsabläufe, z.B. bei der Sekundärlufteinblasung oder Regenerierung)
• Störungsmeldungen über den CAN-Datenbus (z. B. vom Steuergerät VGS, ESP oder KLA)
Fehlerspeicherung Pending DTC (Mode $07)
Abgasrelevante Störungen aus dem aktuellen und
dem vorangegangenen Fahrzyklus, die gerade ermittelt werden, sind Pending DTCs. Sie werden bis zu
ihrer Bestätigung (Auftreten in zwei Fahrzyklen hintereinander) in Form eines Fehlercodes im Mode $07
gespeichert.
Fehleranzeige
Tritt eine Störung in zwei Fahrzyklen hintereinander
auf, leuchtet die Fehlerwarnlampe MIL (bei MercedesBenz die Kontrollleuchte Motordiagnose /CHECK
ENGINE) auf. Bei katalysatorschädigenden Zündaussetzern blinkt die MIL so lange, wie die Zündaussetzer
auftreten und leuchtet danach permanent im
gesamten (restlichen) Fahrzyklus.
Die Fehleranzeige über die MIL erlischt selbstständig
nach 3 aufeinander folgenden störungsfreien Fahrzyklen.
Fehlerlöschung (Mode $04)
Gespeicherte Störungen werden erst nach 40 aufeinander folgenden störungsfreien Fahrzyklen selbstständig aus dem Fehlerspeicher gelöscht.
Sie können aber auch (nach einer erfolgreichen Reparatur) mit jedem handelsüblichen Diagnosegerät oder
dem DAS gelöscht werden.
Fehlerspeicherung Stored DTC (Mode $03)
Tritt eine festgestellte Störung in zwei Fahrzyklen
hintereinander auf, wird aus dem Pending DTC ein
Stored DTC, der im Fehlerspeicher des Motorsteuergeräts gespeichert wird.
$ Fahrzyklus (driving cycle)
Ein Fahrzyklus besteht aus Motorstart, Fahrzeugfahrt und Motorabstellen, wobei ein Anstieg der
Kühlmitteltemperatur um mindestens 22 °C auf
mindestens 70 °C erfolgen muss.
16
Lambda-Regelkreiswerte (Mode $05)
Selbstüberwachung Motorsteuergerät
Die Ausgangssignale und die Prüfungen der Lambdasonden werden in zeitlichem Zusammenhang dargestellt. Damit können die Lambdasonden genau analysiert werden.
Das Motorsteuergerät überprüft regelmäßig seine
Soft- und Hardware auf:
Zyklische Überwachung (Mode $06)
Zyklische Überwachung erfolgt bei Komponenten und
Systemen, die nicht ständig aktiv sind. Die Regenerierung erfolgt z.B. nur bei Fahrbetrieb im Teillastbereich
des Motors und kann damit auch nur in dieser
Betriebsphase des Motors überwacht werden.
Folgende Komponenten und Systeme werden zyklisch
überwacht:
• Katalysatorfunktion (bei Otto-Motoren)
• Katalysatoraufheizung (bei Otto-Motoren)
• Lambdasonden (Alterung und Regelung bei Otto-Motoren)
• Lambdasondenheizung
• Regenerierung (bei Otto-Motoren)
• Sekundärlufteinblasung (bei Otto-Motoren)
• Abgasrückführung
• Laufruhe-Erkennung (bei Diesel-Motoren)
• Kraftstoffsystem (bei Diesel-Motoren)
• Tankdichtheitsprüfung (bei Otto-Motoren USA)
Kontinuierliche Überwachung
Kontinuierliche Überwachung bedeutet eine ständige
Überwachung vom Motorstart bis Zündung AUS.
Folgende Komponenten und Systeme werden kontinuierlich überwacht:
•
•
•
•
Grundlagen
Überwachung / Identifizierungsmerkmale
Programmfehler der Software
Störungen der Speicherbausteine
Defekte des Mikroprozessors
Funktionsstörungen der Datenschnittstellen
Werden dabei emissionsrelevante Störungen festgestellt, werden diese über die Kontrollleuchte Motordiagnose/CHECK ENGINE angezeigt.
Herstellerspezifische OBD-Daten (Mode $08)
Diese auslesbaren OBD-Diagnosedaten sind fahrzeugspezifisch und je nach Hersteller nur bedingt
auswertbar (siehe auch: P1xxx-Code, Seite 15).
Außerdem können fahrzeugspezifische Diagnosefunktionalitäten (z.B. Einleiten von zyklischen Prüfungen)
durchgeführt werden.
Identifizierungsmerkmale (Mode $09)
Die früher übliche Fahrgestellnummer wurde durch
eine weltweit genormte VIN (Vehicle Identifikation
Number) ersetzt. Die VIN besteht aus 17 Stellen
(Kombination aus Zahlen und Buchstaben). Der ersten
bis elften Stelle ist eine spezielle Bedeutung
(Hersteller, Baujahr, ...) zugewiesen und die zwölfte
bis siebzehnte Stelle stellt die fortlaufende Seriennummer des Fahrzeugs dar.
• Verbrennungsaussetzer-Erkennung (bei Otto-Motoren)
• Selbstanpassung der Gemischbildung
(bei Otto-Motoren)
• Ansaugluftpfad (bei Diesel-Motoren)
• Glühanlage (bei Diesel-Motoren)
• Automatikgetriebe
• Alle übrigen emissionsrelevanten Komponenten
17
Grundlagen
Prüfverfahren
Beim Prüfverfahren wird unterschieden in Komponentenprüfung und Wirkungskettenprüfung.
Komponentenprüfung
Die Komponentenprüfung ist die direkte Prüfung eines
Bauteils. Diese umfasst:
Beispiel: Wirkungskette Regenerierung
Durch das Takten des Umschaltventils Regenerierung
im Teillastbereich des Motors wird dieses zeitweise
geöffnet und Kraftstoffgase, die im Aktivkohlebehälter
gespeichert sind, werden vom Motor abgesaugt.
Dabei wird das Verbrennungsgemisch angefettet.
• Überwachung der Spannungsversorgung und
Stromkreise
• Abgleich der Sensorsignale mit anderen Sensorsignalen und gespeicherten Vergleichswerten
Durch die Auswertung des Lambdasondensignals (vor
Katalysator) stellt das Motorsteuergerät einen geringeren Sauerstoffgehalt im Abgas und damit ein angefettetes Verbrennungsgemisch fest.
Dabei kann es folgende drei Testergebnisse geben:
Verändert sich das Lambdasondensignal bei Regenerierungsbeginn nicht, liegt eine Störung der Regenerierung vor.
• Signal vorhanden (Prüfung bestanden)
• Signal nicht vorhanden (Störung)
• Signal vorhanden, aber unplausibel (Störung)
Wirkungskettenprüfung
Die Wirkungskettenprüfung ist die indirekte Prüfung
der Auswirkung einer gesteuerten Veränderung.
Damit werden einzelne Bauteile und Systeme überprüft, die nicht über eine Komponentenprüfung
geprüft werden können.
Die Wirkungskette ist ein gesteuerter Ablauf von
Ursache und Wirkung. Das Motorsteuergerät steuert
ein oder mehrere Bauteile an (Ursache) und wertet die
daraus resultierenden Sensorsignale aus (Wirkung).
Dabei vergleicht das Motorsteuergerät die Sensorsignale mit gespeicherten Vergleichswerten und
erkennt so die störungsfreie oder nicht störungsfreie
Funktion von Bauteilen und Systemen.
Über Wirkungskettenprüfungen werden überwacht:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Verbrennungsaussetzer-/Laufruhe-Erkennung
Selbstanpassung der Gemischbildung
Sekundärlufteinblasung
Regenerierung
Tankdichtheitsprüfung
Katalysatorfunktion
Lambdasonden (Alterung und Regelung)
Lambdasondenheizung
Abgasrückführung
1
2
3
Lambdasondensignal vor Regenerierung
Ansteuerung Umschaltventil Regenerierung
Lambdasondensignal bei Regenerierungsbeginn
G3/2 Lambdasonde vor Katalysator
N3/10 Steuergerät ME (Motorsteuergerät)
Y58/1 Umschaltventil Regenerierung
18
Um beim Auslesen des Fehlerspeichers eine Aussage
über die Störungsfreiheit zyklisch überwachter
Komponenten und Systeme treffen zu können, muss
für diese eine Prüfbereitschaft bestehen.
Die Prüfbereitschaft einer Komponente bzw. eines
Systems wird durch den Readiness-Code dargestellt.
Durch den Readiness-Code wird erkannt, ob
Prüfungen zur Störungserkennung mindestens einmal
abgelaufen sind und somit die Komponente bzw. das
System aktiv ist.
Prüfbereitschaft herstellen
Ist die Prüfbereitschaft einzelner Systeme (außer bei
Abgasrückführung) oder Komponenten nicht gegeben,
kann diese mit dem Diagnosegerät hergestellt
werden.
Grundlagen
Readiness-Code
Dazu wird der Wirkungskettenablauf über einen Menüpunkt der Diagnosesoftware manuell gestartet.
Die Prüfbereitschaft wird mindestens einmal pro Fahrzyklus ermittelt und bei gegebener Prüfbereitschaft
der Readiness-Code gesetzt. Das heißt, dass es reicht,
wenn das Fahrzeug mindestens einmal alle zu einem
bestimmten System gehörenden Komponenten überprüft hat, um den Readiness-Code zu setzen.
Das Prüfungsergebnis zum Setzen des ReadinessCodes ist unbedeutend. Das heißt, er wird auch
gesetzt, wenn eine Störung des Systems oder der
Komponente festgestellt wird.
Beim Löschen der Fehlercodes (Mode $04) werden
alle Readiness-Codes automatisch zurückgesetzt.
Die Gestaltung und Anzeigeform des Readiness-Codes
ist abhängig vom:
•
•
•
•
Fahrzeughersteller
Fahrzeugtyp
Motor
Auslesegerät
Der Readiness-Code wird für folgende Komponenten
und Systeme gesetzt, wenn deren Prüfung erfolgt ist:
• Katalysatorfunktion (bei Otto-Motoren)
• Lambdasonden (Alterung und Regelung) (bei Otto-Motoren)
• Lambdasondenheizung
• Regenerierung (bei Otto-Motoren)
• Sekundärlufteinblasung (bei Otto-Motoren)
• Abgasrückführung
• Laufruhe-Erkennung (bei Diesel-Motoren)
• Kraftstoffsystem (bei Diesel-Motoren)
• Tankdichtheitsprüfung (bei Otto-Motoren USA)
Beispiel: Anzeige des Readiness-Codes
Prüfbereitschaft
Prüfung
abgeschlossen
Katalysator
—
Lambdasonden (Alterung und Funktion)
—
Lambdasondenheizung
X
Regenerierung
X
Sekundärlufteinblasung
X
Abgasrückführung
—
19
Eingangssignale
A16/x
B2/5
B4/3
B6/x
B11/4
B17
B28
Klopfsensor
Heißfilm-Luftmassenmesser
Geber Tankdruck (bei USA)
Hall-Geber Nockenwelle
Temperaturfühler Kühlmittel
Temperaturfühler Ansaugluft
Druckgeber (Saugrohr)
Das On-Board-Diagnosesystem bei Otto-Motoren
umfasst die Überwachung folgender abgasrelevanter
Systeme und Komponenten am Beispiel der Kanaleinspritzung:
Überwachung Katalysatorfunktion
Geber Fahrpedal
Hall-Geber Kurbelwelle
Controller Area Network
O2-Sonden vor und nach KAT (Lambdasonden)
Stellglied Drosselklappe
Steuergerät ME
Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung
Überwachung Lambdasonden
Durch Überwachung der Lambda-Regelfrequenz und
der Ansprechgeschwindigkeit der Lambdasonde vor
KAT wird die korrekte Regelung und die Alterung der
Lambdasonde erkannt.
Die Überwachung der einwandfreien Funktion des
Katalysators (Umsetzungsrate) erfolgt mittels einer
zweiten Lambdasonde, die nach dem Katalysator
eingebaut ist.
Überwachung Selbstanpassung Gemischbildung
Überwachung Lambdasondenheizung
Verbrennungsaussetzer-Erkennung
Lambdasonde vor KAT (Breitband-Lambdasonde): Die
Diagnose der Sondenheizung besteht aus der Prüfung
des Kalibrierungs- und des Nernst-Zellen-Widerstands
nach dem Motorstart und aus der Überwachung der
Ansprechgeschwindigkeit der Lambdasonde.
Lambdasonde nach KAT (Sprungsonde): Die Sondenheizung besteht aus der Prüfung des Nernst-ZellenWiderstands und des Heizstromkreises.
20
B37
B70
CAN
G3/x
M16/6
N3/10
Y3/8n4
Durch Überwachung des Signals der Lambdasonde
vor KAT werden Störungen bei der Selbstanpassung
der Gemischbildung erkannt.
Um den Katalysator bei Verbrennungsaussetzern vor
thermischer Überlastung zu schützen, wird der Motorlauf ständig überwacht. Verbrennungsaussetzer
werden erkannt, indem kleinste Schwankungen der
Motordrehzahl (Kurbelwellendrehzahl) ausgewertet
werden.
Ausgangssignale
A1e26
A1e58
CAN
G3/x
M16/6
M33
N3/10
Kontrollleuchte CHECK ENGINE (bei USA)
Kontrollleuchte Motordiagnose (außer USA)
O2-Sonden vor und nach KAT (Lambdasonden)
Elektrische Luftpumpe
Steuergerät ME
Überwachung Sekundärlufteinblasung
Die Sekundärlufteinblasung bringt den Katalysator
schneller auf Betriebstemperatur. Ihre Funktion wird
über das Signal der Lambdasonde vor KAT geprüft.
Überwachung Regenerierung
Durch die Auswertung des Signals der Lambdasonde
vor KAT wird die Anfettung des Verbrennungsgemischs bei Freigabe der Regenerierung erkannt.
Überwachung Automatikgetriebe
Das Automatikgetriebe wird durch das Steuergerät
Vollintegrierte Getriebesteuerung auf Störungen überprüft. Das Auftreten einer Störung wird über den CANDatenbus an das Steuergerät ME gesendet oder ab
06/2007 vom Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung selbst gespeichert und verwaltet.
T1/x
X11/4
Y32
Y49/x
Y58/1
Y58/4
Y62/x
Zündspulen
Umschaltventil Luftpumpe
Stellmagnete Nockenwelle
Umschaltventil Regenerierung
Absperrventil Aktivkohlebehälter (bei USA)
Kraftstoff-Einspritzventile
Überwachung sonstiger abgasrelevanter Komponenten
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Geber Fahrpedal
Temperaturfühler Ansaugluft und Kühlmittel
Druckgeber Saugrohr
Hall-Geber Nockenwelle und Kurbelwelle
Stellmagnete Nockenwelle
Steuergerät ME (Motorsteuergerät)
Kraftstoff-Einspritzventile
Zündspulen
Klopfsensor
Tankdichtheitsprüfung (bei USA)
Bei der Überwachung der Be- und Entlüftungsanlage
der Tankanlage werden Undichtigkeiten durch
Anlegen von Unterdruck erkannt. Die Überwachungsfunktion ermöglicht außerdem, Störungen am
Absperrventil Aktivkohlebehälter festzustellen.
21
Eingangssignale
B2/5
B4/6
B5/1
B6/x
B11/4
B17/8
B19/x
B28/5
B28/8
B37
Raildrucksensor
Geber Ladedruck
Hall-Geber Nockenwelle
Temperaturfühler Kühlmittel
Temperaturfühler Ladeluft
Temperaturfühler Abgas (bei DPF)
Druckgeber nach Luftfilter
Differenzdruckgeber (bei DPF)
Geber Fahrpedal
Das On-Board-Diagnosesystem bei Diesel-Motoren
umfasst die Überwachung folgender abgasrelevanter
Systeme und Komponenten:
Überwachung Lambdasondenheizung
Die Diagnose der Sondenheizung der Lambdasonde
(Breitband-Lambdasonde) besteht aus der Prüfung
des Kalibrierungs- und des Nernst-Zellen-Widerstands
nach dem Motorstart und aus der Überwachung der
Ansprechgeschwindigkeit der Lambdasonde.
Überwachung Lambdasonde
Durch Überwachung der Lambda-Regelfrequenz und
der Ansprechgeschwindigkeit der Lambdasonde wird
die korrekte Regelung und die Alterung der Lambdasonde erkannt.
22
B50
B70
CAN
G3/x
M16/5
N3/9
N14/3
R9
Y3/8n4
Temperaturfühler Kraftstoff
Hall-Geber Kurbelwelle
O2 -Sonden vor KAT (Lambdasonden)
Drosselklappenansteller
Steuergerät CDI
Glühzeitendstufe
Glühkerzen
Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung
Laufruhe-Erkennung
Um den Katalysator bei Verbrennungsaussetzern vor
thermischer Überlastung zu schützen, wird der Motorlauf (Laufruhe) ständig überwacht. Verbrennungsaussetzer werden erkannt, indem kleinste Schwankungen der Motordrehzahl (Kurbelwellendrehzahl)
ausgewertet werden.
Überwachung Glühanlage
Die Glühzeitendstufe prüft sich selbst und die Glühkerzen auf Störungen und meldet auftretende
Störungen dem Steuergerät CDI.
Ausgangssignale
A1e16
A1e26
A1e58
CAN
G3/x
M16/5
M55
N3/9
Vorglühkontrollleuchte
Kontrollleuchte CHECK ENGINE (bei USA)
Kontrollleuchte Motordiagnose (außer USA)
O2 -Sonden vor KAT (Lambdasonden)
Motor Einlasskanalabschaltung
Steuergerät CDI
Überwachung Automatikgetriebe
Das Automatikgetriebe wird durch das Steuergerät
Vollintegrierte Getriebesteuerung auf Störungen überprüft. Das Auftreten einer Störung wird über den CANDatenbus an das Steuergerät CDI gesendet oder ab
06/2007 vom Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung selbst gespeichert und verwaltet.
Überwachung Abgasrückführung
Die Funktion der Abgasrückführung wird über einen
Stellgliedtest des Abgasrückführstellers und die
Auswertung des Lambdasondensignals geprüft.
Überwachung Dieselpartikelfilter (DPF)
Der DPF wird, über die Messung des Abgasdrucks vor
und nach dem DPF, durch den Differenzdruckgeber
geprüft.
N14/3
R9
X11/4
Y27/x
Y74
Y76/x
Y94
Y100
Glühzeitendstufe
Glühkerzen
Abgasrückführsteller
Druckregelventil
Kraftstoffinjektoren
Mengenregelventil
Ladedrucksteller
Überwachung sonstiger abgasrelevanter Komponenten
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Geber Fahrpedal
Temperaturfühler Ladeluft und Kühlmittel
Druckgeber nach Luftfilter und Ladeluft
Hall-Geber Nockenwelle und Kurbelwelle
Steuergerät CDI (Motorsteuergerät)
Kraftstoffinjektoren
Raildrucksensor
Druckregelventil
Mengenregelventil
Temperaturfühler Kraftstoff
Ladedrucksteller
Motor Einlasskanalabschaltung
Temperaturfühler Abgas (bei DPF)
23
Abgasuntersuchung
Abgasuntersuchung nach NEFZ
Abgasuntersuchung für die Zertifizierung
Abgasuntersuchung für Fahrzeuge mit OBD
Zur Zertifizierung neuer Fahrzeugtypen müssen die
Testfahrzeuge die Abgasuntersuchung bei einem
genormten Fahrzyklus bestehen.
Bei der 2-jährlichen Abgasuntersuchung (AU) muss ab
folgenden Einsatzdaten die On-Board-Diagnose mitgeprüft werden:
Beispiel EU:
• PKW-Ottomotoren ab 2000 in neuen PKW-Typen
• PKW-Dieselmotoren ab 2003 in neuen PKW-Typen
Der Neue Europäische Fahrzyklus (NEFZ) dient in der
EU als Grundlage für die Ermittlung der Schadstoffemissionen und des Kraftstoffverbrauchs.
Er besteht aus einem städtischen Fahrzyklus (UDC =
Urban Driving Cycle) und einem außerstädtischen
Fahrzyklus (EUDC = Extra Urban Driving Cycle). Diese
Fahrzyklen sollen typische Verkehrssituationen auf
dem Rollenprüfstand simulieren.
Werden bei der Prüfung Fehlercodes oder sonstige
Abweichungen festgestellt, wird keine AU-Plakette
erteilt.
AU mit OBD bei Erstzulassung bis 31.12.2005
1. Sichtprüfung
Ein NEFZ-Prüfzyklus besteht aus:
•
•
•
•
Kaltstart bei 20 °C
Dauer von 20 min
Wegstrecke von 11 km
Maximale Geschwindigkeit von 120 km/h
Der Abgastest für die Zertifizierung besteht aus dem
UDC- und EUDC-Prüfzyklus. Die dabei gemessenen
Schadstoffemissionen werden auf die Wegstrecke
umgerechnet.
Die Kontrollleuchte Motordiagnose/CHECK ENGINE
muss bei Zündung EIN aufleuchten und nach dem
Motorstart wieder erlöschen.
2. Kontrolle
Kontrolle der schadstoffrelevanten Systemdaten auf
Einhaltung der Fahrzeugsollwerte nach den Vorgaben
des Fahrzeugherstellers.
Neuer Europäischer Fahrzyklus (NEFZ)
UDC Urban Driving Cycle (städtischer Fahrzyklus)
EUDC Extra Urban Driving Cycle (außerstädtischer Fahrzyklus)
24
Bei betriebswarmem Motor und Katalysator sind über
die Prüfkupplung Diagnose auszulesen:
• Der Fehlerspeicher
• Die abgasrelevanten Systemdaten:
- Leerlaufdrehzahl - Motortemperatur - Istwerte, die eine Aussage über die Funktionsfähigkeit des Abgasreinigungssystems erlauben
AU bei Erstzulassung ab 01.01.2006
Bei Fahrzeugen mit einer Erstzulassung ab dem 01.01.2006 genügt die optische Sichtkontrolle sowie
das Auslesen und Prüfen der im Fahrzeug gespeicherten abgasrelevanten Daten, wie z.B. Fehlercodes
und Readiness-Codes.
Weiterhin sind im Auspuffendrohr zu prüfen:
Das heißt für die AU in der Werkstatt:
• Der Wert für Lambda mit einer zulässigen
Abweichung von r 2 % bei erhöhtem Leerlauf
• Der CO-Gehalt im Abgas bei erhöhtem Leerlauf
(mindestens 2.500/min)
• Die Kontrollleuchte Motordiagnose/CHECK
ENGINE muss bei Zündung EIN aufleuchten und
nach dem Motorstart wieder erlöschen
• Der Fehlerspeicher darf keine emissionsrelevanten
Fehlercodes enthalten
• Die kontinuierlichen und zyklischen OBD-Überwachungstests müssen in Ordnung sein (ReadinessCodes gesetzt)
• Sichtprüfung der Auspuffanlage auf Vollständigkeit, Dichtheit und Beschädigung
Gibt der Hersteller keinen Wert für Lambda (O) vor, ist
O = 0,97 bis 1,03 als zulässiger Wert anzusetzen.
Für den CO-Gehalt bei erhöhtem Leerlauf gilt bei
EURO 3 ein höchstzulässiger Emissionsanteil von
0,3 Vol % und bei EURO 4 von 0,2 Vol % als höchstzulässiger Wert (einschließlich aller Toleranzen).
Das heißt für die AU in der Werkstatt:
• Die Kontrollleuchte Motordiagnose/CHECK
ENGINE muss bei Zündung EIN aufleuchten und
nach dem Motorstart wieder erlöschen
• Der Fehlerspeicher darf keine emissionsrelevanten
Fehlercodes enthalten
• Die Leerlaufdrehzahl muss innerhalb der Toleranz
liegen
• Die Motortemperatur und weitere Istwerte müssen
über die Prüfkupplung Diagnose ausgelesen
werden können
• Abgasmessung im Auspuffendrohr
Abgasuntersuchung
Abgasuntersuchung mit OBD
Somit entfällt die Abgasmessung im Auspuffendrohr,
es sei denn, der Prüfer entdeckt einen offensichtlichen
Defekt am Abgasreinigungssystem oder es sind nicht
alle Readiness-Codes gesetzt.
$ Fehlerspeicher
Auf keinen Fall darf kurz vor einer AU der Fehlerspeicher gelöscht werden, da damit auch die
Ergebnisse der OBD-Überwachungstests (Readiness-Codes) zurückgesetzt werden.
Bevor eine AU durchgeführt werden kann, müsste
das Fahrzeug dann erst mehrere Fahrzyklen durchfahren oder die Prüfbereitschaft (Readiness-Code)
müsste manuell für alle zyklisch überwachten
Systeme wieder hergestellt werden.
25
Systemkomponenten
Die Prüfkupplung Diagnose ist bei Mercedes-Benz die
genormte Schnittstelle zwischen dem Diagnosegerät
(DAS oder Generic Scan Tool) und dem OBD II/EOBDSystem des Fahrzeugs.
Die Prüfkupplung ist in Form, Einbauort und Art der zu
übertragenden Daten nach „ISO15031-3“ bzw. „SAE J1962“ genormt.
Die Steckverbindung der Prüfkupplung hat eine vorgeschriebene Form und Mindestbelegung (Pinbelegung).
Die übrige Belegung ist herstellerspezifisch, d. h. jeder
Hersteller kann weitere Daten- bzw. Diagnosezugänge
oder zusätzliche Sensordaten aufschalten.
Einbaustelle
X11/4 Prüfkupplung Diagnose
Die Einbaustelle muss so gewählt sein, dass sie für das
Wartungspersonal leicht zugänglich und vor unbeabsichtigten Beschädigungen unter normalen Nutzungsbedingungen geschützt ist.
Sie muss im Cockpitbereich des Fahrers (bis maximal
300 mm neben der Fahrzeuglängsachse in Richtung
Beifahrer) liegen.
Pinbelegung
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
26
Herstellerspezifisch
Datenübertragung nach SAE J1850 (Minus)
Herstellerspezifisch (bei Mercedes-Benz bis 2004
Motordrehzahlsignal TNA/TD)
Fahrzeugmasse (Kl. 31)
Elektronikmasse (Kl. 31)
CAN-Datenbus (High) nach ISO15765-4
Datenübertragung nach ISO 9141-2 (K-Leitung)
Herstellerspezifisch (bei Mercedes-Benz Kl. 15/87)
Datenübertragung nach SAE J1850 (Plus)
CAN-Datenbus (Low) nach ISO15765-4
Datenübertragung nach ISO 9141-2 (L-Leitung)
Batterieplus (Kl. 30)
Die Kontrollleuchte Motordiagnose/CHECK ENGINE
ist bei Mercedes-Benz die vorgeschriebene Fehlfunktionsanzeige (MIL = Malfunction Indicator Lamp), die
dem Fahrer das Auftreten emissionsrelevanter
Störungen anzeigt.
Sie befindet sich im Kombiinstrument und besteht aus
einem nach ISO genormten „gelben Motorsymbol“
bzw. bei USA-Fahrzeugen aus dem gelben Schriftzug
„check engine“.
Systemkomponenten
Kontrollleuchte Motordiagnose/CHECK ENGINE
Die Kontrollleuchte wird vom Motorsteuergerät angesteuert.
Aufleuchten
Die Kontrollleuchte leuchtet bei Zündung EIN bis zum
Motorstart (Funktionstest) und nach dem Auftreten
einer emissionsrelevanten Störung in zwei aufeinander folgenden Fahrzyklen permanent.
A1e58 Kontrollleuchte Motordiagnose
Eine bereits zuvor im Fehlerspeicher gespeicherte
emissionsrelevante Störung wird bei erneutem
Auftreten sofort angezeigt.
Wird die Störung als KAT-schädigend eingestuft (z.B.
vermehrte Verbrennungsaussetzer), blinkt die
Kontrollleuchte.
Erlöschen
Die Kontrollleuchte erlischt, wenn die erkannte
Störung in drei aufeinander folgenden Fahrzyklen
nicht mehr aufgetreten ist oder der Fehlerspeicher
(nach erfolgter Reparatur) gelöscht wird.
A1e26 Kontrollleuchte CHECK ENGINE (bei USA)
$
Erkannte, nicht emissionsrelevante Störungen
werden im Fehlerspeicher gespeichert, aber dem
Fahrer über die Kontrollleuchte Motordiagnose/CHECK ENGINE nicht angezeigt.
27
Anhang
28
Abkürzungen
A/C
EPA
Air Conditioning
Environmental Protection Agency (USA)
AGR
EU
Abgas-Rückführung
Europäische Union
AU
EUDC
Abgas-Untersuchung
Extra Urban Driving Cycle
CAN
ESP
Elektronisches Stabilitäts-Programm
CARB
EWG
California Air Resources Board (Kalifornien)
Europäische Wirtschafts-Gemeinschaft
CDI
ISO
Common-Rail Diesel Injection
International Organization for Standardization
CCR
KAT
California Code of Regulations
Katalysator
CVN
KWP
Calibration Verification Number
Key Word Protocol
DAS
LEV
Diagnose-Assistenz-System
Low-Emission Vehicle
DPF
LKW
Diesel-Partikel-Filter
Last-Kraft-Wagen
DTC
ME
Diagnostic Trouble Code
Motronic mit Elektronischem Fahrpedal
ECE
MIL
Economic Commission for Europe
Malfunction Indicator Lamp
EOBD
MLIT
Europäische On-Board-Diagnose
Ministry of Land, Infrastructure and Transport of Japan
NEFZ
SONP
Neuer Europäischer Fahrzyklus
Start of Normal Production
OBD
VGS
On-Board-Diagnose
Vollintegrierte Getriebe-Steuerung
UDC
VIN
Urban Driving Cycle
Vehicle Identifikation Number
USA
VPWM
United States of America
Variable Pulse Width Modulation
PCM
VVT
Powertrain Control Module
Variable Valve Timing
PCV
WIS
Positive Crankcase Ventilation
Werkstatt-Informations-System
Anhang
Abkürzungen
PID
Parameter Identifier
PKW
Personen-Kraft-Wagen
PVE
Production Vehicle Evaluation (Kalifornien)
PWM
Pulse Width Modulation
RBM
Rate Based Monitoring
SAE
Society of Automotive Engineers (USA)
SCN
Software Calibration Number
29
Anhang
30
Richtlinien und Normen
Richtlinie
ISO-Norm
SAE-Norm
Gesetzliche Grundlage in der EU
70/220/EWG
Anhang XI
—
—
Gesetzliche Grundlage OBD II ab Modelljahr
2004 in den USA
CCR title 13
section 1968.2
—
—
Diagnose Test-Modi (Mode 1...9)
—
ISO 15031-5
SAE J1979
Standardisierte Fehlercodes (DTC)
—
ISO 15031-6
SAE J2012
Fehleranzeige mit handelsüblichem
Auslesegerät (Generic Scan Tool)
—
ISO 15031-4
SAE J1978
Standardisierte Benennungen und Abkürzungen von Komponenten und Systemen
—
ISO 15031-2
SAE J1930
Diagnose-Steckdose
—
ISO 15031-3
SAE J1962
Manipulationsschutz
—
ISO 15031-7
SAE J2186
KWP-Übertragungsprotokoll
—
ISO 9141-2
SAE J1979
KWP 2000-Übertragungsprotokoll
—
ISO 14230-4
SAE J1979
VPWM-Übertragungsprotokoll
—
—
SAE J1850
PWM-Übertragungsprotokoll
—
—
SAE J1850
CAN-Übertragungsprotokoll
—
ISO 15765-4
—
K
A
Abgastest für die Zertifizierung . . .
Abgasuntersuchung mit OBD . . . .
Ausgangssignale bei Diesel-Motoren
Ausgangssignale Otto-Motoren . . .
. . . . . . . . 24
. . . . . . . . 24
. . . . . . . . 23
. . . . . . . . 21
Komponentenprüfung . . . . . .
Kontinuierliche Überwachung . .
Kontrollleuchte CHECK ENGINE
Kontrollleuchte Motordiagnose .
Anhang
Stichwörter
. . . . . . . . . . 18
. . . . . . . . . . 17
. . . . . . . . . . 27
. . . . . . . . . . 27
C
L
CAN-Vernetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
CVN-Codierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Lambda-Regelkreiswerte . . . . . . . . . . . . . . 17
M
D
Daten-Schnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Diagnose-Assistenz-System . . . . . . . . . . . . . 11
Diagnosegerät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Manipulationsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Motorsteuergerät Selbstüberwachung . . . . . . . 17
N
NEFZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
E
Eingangssignale Diesel-Motoren . . . . . . . . . . 22
Eingangssignale Otto-Motoren . . . . . . . . . . . . 20
O
On-Board-Diagnose I . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
On-Board-Diagnose II . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
F
Fahrzyklus . . . . . . . . . . . . .
Fehleranzeige . . . . . . . . . . .
Fehlercode . . . . . . . . . . . . .
Fehlererkennung . . . . . . . . .
Fehlerlöschung . . . . . . . . . .
Fehlerspeicherung Pending DTC
Fehlerspeicherung Stored DTC .
Fehlerumgebungsdaten . . . . .
Folgefehler . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 16
P
. . . . . . . . . . 16
Prüfbereitschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Prüfkupplung Diagnose . . . . . . . . . . . . . . . 26
Prüfverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
. . . . . . . . . . 15
. . . . . . . . . . 16
. . . . . . . . . . 16
. . . . . . . . . . 16
. . . . . . . . . . 16
R
Readiness-Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
. . . . . . . . . . 14
S
. . . . . . . . . . 16
SCN-Codierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
G
U
Gesetzliche Grundlagen ECE . . . .
Gesetzliche Grundlagen EU . . . .
Gesetzliche Grundlagen Japan . . .
Gesetzliche Grundlagen Kalifornien
Gesetzliche Grundlagen USA . . .
. . . . . . . . . 11
Übertragungsprotokolle . . . . . . . . . . . . . . . 13
. . . . . . . . . .8
. . . . . . . . . 11
W
. . . . . . . . . 10
Wirkungskette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Wirkungskettenprüfung . . . . . . . . . . . . . . . 18
. . . . . . . . . .9
H
Z
Herstellerspezifische OBD-Daten . . . . . . . . . . 17
Historie OBD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Zusammenfassung Richtlinien und Normen . . . . 30
Zyklische Überwachung . . . . . . . . . . . . . . . 17
I
Identifizierungsmerkmale . . . . . . . . . . . . . . 17
31
Anhang
32
Notizen

OBD II / EOBD

Transcription

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