OBD / AU
On-Board-Diagnose (OBD)
ist ein in modernen Kraftfahrzeugen (seit den 1980er Jahren) integriertes Diagnosesystem. Während des Fahrbetriebes werden alle abgasbeeinflussenden Systeme überwacht, zusätzlich weitere wichtige Steuergeräte, deren Daten durch ihre Software zugänglich sind. Auftretende Fehler werden dem Fahrer über eine Kontrollleuchte angezeigt und im jeweiligen Steuergerät dauerhaft gespeichert. Fehlermeldungen können dann später durch eine Fachwerkstatt über genormte Schnittstellen abgefragt werden. Die Codes (die sogenannten P-Codes) sind in der ISO-Norm 15031-6 festgelegt.
Ursprung und Grundgedanke
OBD-Systeme wurden 1988 vom kalifornischen California Air Resources Board („Behörde für die Reinhaltung der Luft“) in den USA eingeführt. Grundlage war die Überlegung, dass es nicht ausreicht, bei der Zulassung die Abgasvorschriften einzuhalten, sondern dass die Einhaltung über die Lebensdauer sichergestellt werden soll. Die OBD-I-Norm sieht u. a. vor, dass das Fahrzeug über eigene elektronische Systeme zur Selbstüberwachung verfügt. Diese müssen abgasrelevante Fehler über eine in den Armaturen integrierte Signallampe – die sogenannte Motorkontrollleuchte (MIL = „Malfunction Indicator Light“) – anzeigen. Außerdem müssen Fehler in einem mit Bordmitteln (z. B. Blinkcode) auslesbaren Speicher abgelegt werden.
Die neuesten Vorschriften gehen zu einer Überwachung der Überwachung. Grundlage ist die Befürchtung, dass die Diagnosen über die Lebensdauer nicht regelmäßig durchgeführt werden. Daher muss aufgezeichnet werden, wie oft die Diagnosen durchgeführt werden, und es werden bestimmte Quoten vorgegeben (IUMPR: In use monitor performance ratio). Die Ergebnisse können über einen genormten Stecker über eine serielle Schnittstelle mit genormten Protokoll (siehe z. B. K-Leitung) oder über den CAN-Bus ausgelesen werden.
OBD-Funktionen
1. Fehlerlampe (MIL)
Die Malfunction Indicator Lamp (MIL) signalisiert dem Fahrer das fehlerhafte Verhalten einer
Komponente. Im Geltungsbereich der EOBD wird die MIL spätestens im dritten Fahrzyklus
mit erkanntem Fehler eingeschaltet. Nach drei fehlerfreien Fahrzyklen wird sie wieder ausgeschaltet.
Bei einem sporadischen Fehler, z.B. "Wackelkontakt", bleibt der Fehler noch 40
Fahrten im Fehlerspeicher eingetragen. Wird ein Signalpfad als endgültig defekt eingestuft,
wird in der Regel eine Ersatzfunktion eingeleitet (z.B. Motortemperatur-Ersatzwert T=90°C). Neben Ersatzwerten können auch Notlaufmaßnahmen (z.B. Begrenzung der Motorleistung) zur Erhaltung der Fahrsicherheit, Vermeidung von Folgeschäden sowie Minimierung von Abgasemissionen eingeleitet werden.
2. Fehlerspeicher-Kommunikation
Die OBD-Gesetzgebung schreibt eine Standardisierung der Fehlerspeicherinformation und des Zugriffs darauf vor. Dies ermöglicht das Auslesen des Fehlerspeichers über genormte, frei käufliche Tester. Der Kommunikationsaufbau geschieht in drei Phasen:
- Reizen des Steuergerätes
- Baudrate erkennen und generieren
- Keybytes lesen, die zur Kennzeichnung des Übertragungsprotokolls dienen
Zukünftig soll die Kommunikation über CAN-Bus erfolgen.
3. Katalysatordiagnose
Die Funktionsüberwachung des Oxidationskatalysators erfolgt über Temperatur und
Druckdifferenzmessungen und dem Vergleich mit berechneten Modellwerten. Die
Überwachung von NOx-Speicherkatalysatoren erfolgt über Breitband-Lambda-Sonden
oder NOx-Sensoren.
4. Diagnose Partikelfilter
Da der Druckunterschied zwischen Filtereingang und -ausgang eine bestimmte Größe hat, bzw. in einem bestimmten Bereich liegt, kann mit einer Differenzdruckmessung auf einen gebrochenen, entfernten oder verstopften Filter geschlossen werden.
So ergibt sich z.B. bei einem verstopften Filter eine größere Druckdifferenz
delta p, da der Abgasdruck p1 am Filtereingang (Staudruck) größer ist als der Druck am Filterausgang p2. Diese Druckdifferenz wird im Steuergerät mit einem Sollwert bzw. -bereich verglichen.
5. Verbrennungsaussetzer
Fehlerhafte Einspritzungen sowie Kompressionsverlust führen zu einer schlechten Verbrennung und damit zu Verschlechterungen der Emissionswerte. Die Aussetzerkennung wertet im Leerlauf für jeden Zylinder die Segmentzeit (Zeit von einer Verbrennung bis zur nächsten) aus. Eine im Vergleich zu den anderen Zylindern vergrößerte Segmentzeit deutet auf einen Aussetzer oder Kompressionsverlust hin.
6. Diagnose Kraftstoffsystem
Hierzu gehören hauptsächlich die elektrische Überwachung der Injektoren und der Raildruckregelung (Common-Rail-System) sowie die Schaltzeit der Einspritzdüsen (Pumpe-Düse-System). Weiter werden spezielle Funktionen überprüft, die die Einspritzmengengenauigkeit erhöhen, z.B. Nullmengenkalibrierung und Mengen-Mittelwert-Adaption.
7. Diagnose Lambda-Sonden
Die beim Diesel-System eingesetzten Breitband-Lambda-Sonden werden elektrisch auf Kurzschluss, Kabelunterbruch und Plausibilität des Signals überwacht.
Zusätzlich wird das Heizelement elektrisch und auf bleibende Regelabweichung überprüft.
8. Diagnose Abgasrückführsystem
Das Abgasrückführventil wird elektrisch und funktional überwacht. Die funktionale Überwachung erfolgt über Temperaturfühler oder Druckfühler im Ansaugkanal, bzw. einem Potentiometer am Abgasrückführventil. Die Sensoren melden dem Steuergerät, ob das System funktioniert. Bleibt die Rückmeldung aus, wird vom Steuergerät die OBD-Lampe angesteuert. Bei einem vorhandenen Abgaskühler wird hinter dem Kühler die Temperatur gemessen und mit einem aus einem Modell berechneten Sollwert verglichen.
9. Diagnose Kurbelgehäuseentlüftung
Fehler in der Kurbelgehäuseentlüftung werden - je nach System - durch den Luftmassenmesser erkannt.
10. Diagnose Motorkühlsystem
Mit einem Kühlmitteltemperatursensor wird das Erreichen einer Nominaltemperatur der
Kühlflüssigkeit überprüft. Dadurch wird z.B. ein defekter Thermostat erkannt, der zu einer nur langsam ansteigenden Kühlmitteltemperatur und damit zu höheren Emissionen führt. Der Kühlmitteltemperatursensor wird elektrisch, sowie auf
Plausibilität der Messwerte überprüft.
11. Periphere Bauteile
Sämtliche Sensoren und Aktoren, welche Einfluss auf die Emissionen haben oder zur Überwachung anderer Komponenten oder Systeme benutzt werden, müssen überwacht werden. Dabei werden bei Sensoren elektrische Fehler (z.B. Kurzschlüsse), Bereichsfehler (Überoder Unterschreiten des Messbereichs) und Plausibilitätsfehler (Vergleich mit anderen Sensoren oder aus Modellen berechneten Werten) unterschieden. Aktoren werden elektrisch und falls möglich funktional überwacht. Funktionale Überwachung bedeutet, dass die Umsetzung eines gegebenen Stellbefehls überwacht wird, indem die Reaktion beobachtet
oder gemessen wird (z.B. durch einen Lagesensor).
Diesel OBD-Abgasuntersuchung
Die Diesel OBD-Abgasuntersuchung ist seit dem 01.10.2005 Pflicht für alle neuen Diesel Pkw´s bis 2,5t, welche ab ca. Januar 2004 auf dem Markt sind. Für alle Fahrzeuge welche ab dem 01.10.2006 erstmals in Verkehr kommen gilt ein neuer Trübungs-Standardwert (1,5m)
Die Au ist nur gültig, wenn der Messgerätetyp, die Programmversion und Ablauf der AU-Frist auf der Prüfbescheinigung ausgedruckt wird. Allerdings ist bis zum 31.12.2009 eine Übergangsfrist eingeräumt worden, wonach weiterhin mit bestehendem, OBD-fähigen AU-Tester geprüft werden darf. Danach dürfen nur noch AU-Tester verwendet werden, die die AU-DuVRichtlinien (Abgasuntersuchungs-, Durchführungs- und Verfahrensrichtlinie) erfüllen.
Für die AU-Durchführung sind weiterhin eine erfolgreiche Teilnahme an einer Diesel-OBDSchulung sowie eine Erweiterung des QS-Systems (Qualitätssicherung) auf Diesel-OBD notwendig.
Ablauf der Abgasuntersuchung
- Sichtprüfung der abgasrelevanten Bauteile
- Eingabe der Fahrzeug-Identifizierungsdaten
- Ermitteln der Sollwerte - Anschluss des EOBD-Steckers
- MIL-Sichtprüfung
- Readiness-Code auslesen
- Fehlerspeicher auslesen
- Messung der Leerlauf- und Abregeldrehzahl, sowie der Rauchgastrübung
- Ausdruck der Prüfbescheinigung und Zuteilung der Plakette
- Sichtprüfung der abgasrelevanten Bauteile
Prüfung der schadstoffrelevanten Bauteile einschließlich Auspuffanlage auf
Vorhandensein, Vollständigkeit, Dichtheit und Beschädigung, soweit ohne Demontage sichtbar.
- Eingabe der Fahrzeug-Identifizierungsdaten
Eingabe von amtl. Kennzeichen, Schlüsselnummern, Fahrzeug-Ident-Nummer,
Kraftstoffart sowie Kilometerstand. Hierbei ist zu beachten, dass bei neuen Fahrzeugdokumenten diese Angaben unter anderen Bezeichnungen und an
anderer Stelle im Zulassungsschein zu finden sind (siehe Tabelle).
- Ermitteln der Sollwerte
Fahrzeugspezifische Sollwerte aus Datenbanken ermitteln. Sind vom Hersteller
keine Angaben gemacht, so gelten die gesetzlichen Höchstwerte: - Diesel (Erstzulassung vor dem 01.10.2006)
Trübungswert bis 2,5 m - Anschluss des EOBD-Steckers
Der EOBD-Stecker ist ein genormter, 16-poliger Stecker (siehe Bild). Der Anschluss
im Fahrzeug soll sich in einem Umkreis von einem Meter vom Fahrer befinden, üblicherweise unter dem Armaturenbrett oder unter dem Aschenbecher.
Pin 7 u. 15:
Datenübertragung nach DIN ISO 9141-2
Pin 2 u. 10:
Datenübertragung nach SAEJ1850 Pin 4 / 5:
Fahrzeug- / Signalmasse Pin 16:
Batterie Plus
- MIL-Sichtprüfung
Bei der MIL-Sichtprüfung ist die Funktion der Fehlerlampe zu überprüfen. Diese muss
bei eingeschalteter Zündung leuchten und nach Start des Motors erlöschen.
- Readiness-Code auslesen
Der Readiness-Code zeigt, ob die Diagnosefunktion wenigstens einmal abgearbeitet
worden ist. Der Readiness-Code ist ein 8-stelliger Binärcode, welcher erzeugt wird, wenn:
- alle Diagnosen fehlerfrei durchlaufen sind und damit die MIL nicht leuchtet
- alle Diagnosen durchlaufen und erkannte Fehler im Fehlerspeicher abgelegt
sind und durch das Leuchten der MIL angezeigt werden
Data C
zeigt an, welche Systeme überwacht werden. Eine 1 bedeutet
"Komponente wird überwacht", eine 0 "Komponente wird nicht überwacht”.
Data D
zeigt, ob die Komponente geprüft wurde. Eine 0 bedeutet
"Komponente wurde überprüft", eine 1 "Komponente wurde nicht überprüft".
Ist der Readiness-Code nicht erzeugt oder gelöscht worden (z.B. Abklemmen der Batterie), muss zum Setzen ein definierter Fahrzyklus durchgeführt werden.
Phase 1:
Kaltstart, Leerlauf ca. 3 Minuten
Phase 2:
Konstantfahrt mit 40 bis 50 km/h, ca. 4 Minuten
Phase 3:
Konstantfahrt 60 bis 100 km/h, ca. 15 Minuten, dabei auf Schubphasen achten
- Fehlerspeicher auslesen
Anschließend wird der Fehlerspeicher ausgelesen. Wurden Fehler erkannt, ist ein
Bestehen der Abgasuntersuchung nicht möglich.
- Messung der Leerlauf- und Abregeldrehzahl, sowie der Rauchgastrübung
Zuerst werden die Leerlaufdrehzahl sowie die Abregeldrehzahl bei einer Motortemperatur
von mindestens 60 °C ermittelt. Anschließend erfolgt eine viermalige Messung der Rauchgastrübung bei freier Beschleunigung.
Bei der Trübungsmessung wird ein Teil des Abgases über einen Entnahmeschlauch
der Messkammer zugeführt. In der Messkammer durchläuft ein Lichtstrahl das
Dieselabgas. Dabei wird die Lichtschwächung fotoelektrisch gemessen und in
Trübung T [%] oder als Absorbtionskoeffizient k [m] angezeigt. Voraussetzung hierfür ist eine exakt definierte Messkammerlänge, sowie das Freihalten der optischen Fenster von Ruß durch Luftvorhänge (Spülluft). Die erhaltenen Messwerte lassen sich im Allgemeinen nicht direkt mit Messwerten aus anderen Messverfahren vergleichen (z.B. Emissionsgrenzwerte in g/kWh).
- Ausdruck der Prüfbescheinigung und Zuteilung der Plakette
Nur wenn alle Prüfschritte bestanden wurden ist die Abgasuntersuchung bestanden
und die entsprechende Plakette kann zugeteilt werden. Zusätzlich wird eine Prüfbescheinigung oder ein Nachweis ausgedruckt.
Darauf müssen
- Datum
- Uhrzeit
- ausführende Stelle
- Messgerätetyp und Softwareversion
- Fahrzeug-Ident-Nummer
- Soll- und Ist-Werte
- Funktionsprüfung OBD und Fehlerspeicher
enthalten sein.
Wissenswertes zu Emissionen
HC = Kohlenwasserstoffe
sind unverbrannte Kraftstoffanteile, die nach einer unvollständigen Verbrennung im
Abgas auftreten. Kohlenwasserstoffe HC kommen in unterschiedlichen Formen vor
(z.B. C
6H6, C8H18 ) und wirken sich unterschiedlich auf den Organismus aus.
Einige reizen Sinnesorgane, andere gelten als krebserregend (z.B. Benzol).
gesättigte
Kohlenwasserstoffe, fast geruchlos, narkotische Wirkung, leicht schleimhautreizend.
ungesättigte
Kohlenwasserstoffe, leicht süßlicher Geruch, leicht schleimhautreizend.
aromatische
Kohlenwasserstoffe, Nervengift mit narkotischer Wirkung. Kohlenwasserstoffverbindungen sind mit Stickoxid und Sonnenlicht an der Smog- und Ozonbildung beteiligt.
CO = Kohlenmonoxid
entsteht bei der unvollständigen Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe.
Es ist farb- und geruchlos, explosiv und in höchstem Maße giftig. Da es eine höhere Wesensverwandtschaft zu Hämoglobin (rote Blutkörperchen)
hat, kann es den Sauerstofftransport blockieren. In normaler Konzentration im
Freien oxidiert es in kurzer Zeit zu Kohlendioxid [CO] Konzentration in der Atemluft ist es tödlich.
Achtung : Schon 0,3 % Vol. CO für 30 Min. in der Atemluft führen zum Tode!
CO2 = Kohlendioxid
ist ein farbloses, nicht brennbares Gas. Es entsteht bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen (z.B. Benzin, Diesel). Dabei geht der Kohlenstoff mit dem angesaugten Sauerstoff eine Verbindung ein. Da u.a. Kohlendioxid [CO2 ] die Schutzschicht der Erde gegen die UV-Strahlen der Sonne verringert, gilt der Anstieg des CO2 - Gehaltes in der Atmosphäre als wesentliche Ursache für den Treibhauseffekt (d.h. Ursache für die Aufheizung der Erdatmosphäre).
In der Klimaschutzvereinbarung der führenden Industriestaaten hat Deutschland für das Jahr 2005 eine Reduzierung seiner CO
2 - Emissionswerte um ein Viertel
(bezogen auf das Jahr 1990) zugesagt. Das bedeutet u.a. für den Kraftfahrzeugverkehr, dass in Zukunft durch technische Maßnahmen zur Minimierung des Kraftstoffverbrauchs 20.000.000 t Kohlendioxid weniger freigesetzt werden sollen.
N2 = Stickstoff
ist ein nicht brennbares, farb- und geruchloses Gas. Stickstoff ist ein elementarer Bestandteil unserer Atemluft (78% Stickstoff [ N2 ], 21% Sauerstoff [ O2 ],1% weitere Gase) und wird durch die Ansaugluft der Verbrennung zugeführt. Der größte Teil des angesaugten Stickstoffs tritt in reiner Form im Abgas wieder aus, nur ein kleiner Teil geht mit dem Sauerstoff [ O2 ] eine Verbindung ein. Es entstehen Stickoxide [ NOX ].
NOX = Stickoxide
sind Verbindungen von Stickstoff N2 und Sauerstoff O2 (z.B. NO, NO2, N2O,.......) Stickoxide entstehen unter hohem Druck, hoher Temperatur und Sauerstoffüberschuss während der Verbrennung im Motor. NO ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas, welches sich in der Luft langsam zu NO2 (Stickstoffdioxid) umwandelt. NO 2 ist in reiner Form ein rotbraunes, stechend riechendes, giftiges Gas und kann mit Wasser salpetrige Säure bilden. Es reizt die Lunge durch Gewebeanätzungen. Durch Sonneneinstrahlungen wird aus dem Stickstoffdioxid atomarer Sauerstoff [O] abgespalten, der sich mit Sauerstoff [O2] zu Ozon [O3] verbindet. Stickoxide und Kohlenwasserstoffe werden für die Smogbildung verantwortlich gemacht.
SO2 = Schwefeldioxid
ist ein farbloses, stechend riechendes, nicht brennbares Gas. Schwefeldioxid begünstigt Erkrankungen der Atemwege, tritt aber in nur sehr geringem Maße in Abgasen auf. Durch eine Minderung des Schwefelgehaltes im Kraftstoff kann die Schwefeldioxid- Emission gesenkt werden. In Verbindung mit Wasser entsteht schweflige Säure, bekannt als saurer Regen. Außerdem erhöht der Schwefel beim Dieselmotor die Partikelmasse und beeinträchtigt die Wirkungsweise des DeNOx-Katalysators.
O2 = Sauerstoff
ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. Es ist der wichtigste Bestandteil in unserer Atemluft mit einem Anteil von ca. 21%. Der Sauerstoff wird, wie der
Stickstoff, über den Luftfilter angesaugt, nur durch ihn wird die Oxidation des Kraftstoffes möglich. Der "Restsauerstoffanteil" im Abgas ist ein Bewertungskriterium für die Qualität der Verbrennung.
H2O = Wasser
wird zum Teil vom Motor angesaugt (Luftfeuchtigkeit) oder entsteht bei der kalten Verbrennung (in der Warmlaufphase). Die Kohlenwasserstoffverbindungen zerfallen bei der Verbrennung und der Wasserstoffanteil verbindet sich mit dem Luftsauerstoffanteil zu Wasser. Bei einer Verbrennung von 1 kg Kraftstoff entstehen etwa 1 kg Wasser in Dampfform. Es handelt sich hierbei um eine unbedenkliche Abgaskomponente.
Partikel (Feststoffe)
Bestandteile:
- Ruß
- Sulfate
- Gebundene Kohlenwasserstoffe
- Metalloxide
Physiologische Wirkung:
- Vermutlich krebserregend - Gelten als allergisierend
- in Kombination mit SO2 toxisch
Maßnahmen zur Emissionsminderung
- Innermotorische Maßnahmen Zielkonflikt: Alle Abgasgrößen können nicht gleichzeitig minimiert werden. - Externe Abgasnachbehandlung
- Bosch "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch"
- Gelbe Reihe von Bosch "Abgastechnik für Dieselmotoren"
Zitat von TbMoD
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