On-Board-Diagnose von Schwerlastfahrzeugen

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SERVICE SOLUTIONS
Von Bernard J. Carr,
Vetronix (ETAS Group)
SERVICE SOLUTIONS
On-Board-Diagnose
von Schwerlastfahrzeugen
Mögliche
Änderungen der
E/E-Diagnosemodi
unter SAE J1979 /
ISO 15031-5.
Neue Anforderung
Beschreibung
1 Modus/Dienst $0A –
Permanente Fehlercodes
■
Befähigt ein externes Testgerät zum Abrufen
permanenter Fehlercode-Informationen von einem
HD OBD-kompatiblen Steuergerät.
■
Könnte nach bestehendem Modus/Dienst May $03
modelliert werden.
■
Kann über zusätzliche Status-Bytes verfügen.
■
Werden gefordert, da die Abgasüberwachung
von Dieselmotoren erheblich von den bereits für
Ottomotoren definierten Funktionen abweicht.
■
Könnten einen Kraftstofftypen-PID verwenden,
um einem externen Testgerät das Neuzuordnen der
existierenden PID-Bits $01 und $41 zu den Bereitschaftsmonitor-Funktionen von Otto- bzw. Dieselmotoren zu ermöglichen.
3 Zusätzliche Parameterkennungen (PID)
für Dieselmotoren
■
Befähigen ein externes Testgerät zum Anzeigen von
Diagnosedaten-Parametern des Diesel-Subsystems.
■
Hieraus könnte sich eine umfassende Liste ergeben.
4 Zusätzliche DiagnoseFehlercodes (DTC)
für Dieselmotoren
■
Befähigen ein externes Testgerät zum Anzeigen
von spezifischen Diagnose-Fehlercodes des DieselSubsystems.
■
Hieraus könnte sich eine umfassende Liste ergeben.
■
Befähigen ein externes Testgerät zum Anzeigen
von Datenelementen, welche die Leistungsüberwachung der Daten des Diesel-Subsystems
visualisieren bzw. beschreiben.
CARB verabschiedet Verordnung für Fahrzeuge
mit mittlerer und schwerer Last
2 Beschriftung/Namen
für Bereitschaftsmonitor
für Dieselmotoren
Bereits 1996 wurden in Kalifornien On-Board-Systeme zur Überwachung- und Diagnose
für Pkws und Leichtlastwagen Gesetz. Es war also nur eine Frage der Zeit, dass ähnliche
Systeme auch für Schwerlastfahrzeuge gefordert würden. 2005 gerieten zudem die
Abgasemissionen der Schwerlastfahrzeuge ins Fadenkreuz der kalifornischen Umweltbehörde CARB (California Air Resources Board). CARB verabschiedete eine Verordnung
zur On-Board-Diagnose für Fahrzeuge mit einem Fahrzeugbruttogewicht (GVWR) von
über 14 000 lbs (6,35 Tonnen).
D
ie Verordnung mit der offiziellen
Bezeichnung „Title 13, California
Code of Regulations, Section 1971.1,
Heavy-duty (HD) OBD“ wurde von
CARB im Juli 2005 verabschiedet. Kurz
„HD OBD“ genannt, definiert die Verordnung, in welcher Form On-BoardFunktionen zur Überwachung von
Fahrzeugkomponenten während des
Fahrbetriebs zu verbessern sind und in
welcher Form externe Testgeräte, die
mit dem HD OBD-System im Fahrzeug
kommunizieren und Betriebsdaten abrufen können, zu unterstützen sind. Die
Verordnung bezieht sich im Besonderen auf Otto- und Dieselmotoren und
betrifft damit alle Straßenlastkraftwagen mit mittlerer und schwerer
Last.
Die allgemeine Zeitplanung sieht eine
Einführungsphase von drei Jahren vor,
die mit dem Modelljahr 2010 beginnen soll. Für dieses Modelljahr sollen
Motorenhersteller eine mit HD OBD
ausgerüstete Motorenfamilie anbieten können – d. h. eine Gruppe von
Motoren mit ähnlicher Leistungs- und
Drehmomentspezifikation, deren Mitglieder auf demselben Motorendesign
basieren. Die standardisierte Kommunikation mit externen Testgeräten ist
für diese Motorenfamilie allerdings
noch nicht für das anvisierte Modelljahr 2010 Pflicht.
Ab dem Modelljahr 2013 müssen
allerdings alle Schwerlastfahrzeuge
mit HD OBD ausgerüstet sein und die
Anforderungen bezüglich standardisierter Kommunikation mit einem
externen Testgerät, z. B. an die physikalische und Datenübertragungsschicht,
das Kommunikationsprotokoll und die
Diagnostikmeldungen, erfüllen.
Um sicherzustellen, dass Motorenhersteller und die sich entwickelnde Technologie die Anforderungen erfüllen
können, überprüft CARB die HD OBDVerordnung alle zwei Jahre.
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RT 2. 2006
Häufig werden im Verlauf des Reviewprozesses neue Funktionen in den Text
der Verordnung aufgenommen oder
die Spezifikationen bestehender Funktionseigenschaften modifiziert. Solche
Änderungen werden immer wieder
notwendig, weil die Experten in der
Industrie fortlaufend neue Technologien entwickeln, welche konform mit
den Vorschriften sein müssen.
Anwendungsbereiche der
Kommunikationsprotokolle
• ISO 15765-4 – verwendbar
mit Otto- und Dieselmotoren
• SAE J1939 – nur mit Dieselmotoren verwendbar
Richtlinien für Ottomotoren
Die geplante HD OBD-Verordnung für
Ottomotoren ist weit gehend identisch
mit den innerhalb der gegenwärtigen
Verordnung von CARB für Pkws und
leichte Lkws bestehenden Spezifikationen. Eine wesentliche Anforderung
ist die Überwachung der Kraftstoffverdunstung von Fahrzeugen, welche
leistungsfähig genug sein muss, dass
auch noch Lecks von lediglich 3,81 mm
Durchmesser erkannt werden.
Elektronische Steuergeräte für HD OBDkompatible Ottomotoren müssen zum
Modelljahr 2010 eine permanente
Fehlerdiagnosefunktion unterstützen.
Das Wort „permanent“ bedeutet,
dass Einträge in den Fehlerspeicher
des Steuergeräts weder durch ein
externes Testgerät (z. B. einen Scanner) noch durch einen Stromausfall am
Steuergerät gelöscht werden können.
Das für die Kommunikation zwischen
einem Steuergerät und dem angeschlossenen Tester vorgeschriebene
Protokoll ist unter ISO 15765-4, „Diagnostics on Controller Area Networks
(CAN)“ beschrieben.
5 Zusätzliche Elemente zur
Leistungsüberwachung
während des Betriebs von
Dieselmotoren
Alle Ottomotoren ab Modelljahr 2013
müssen HD OBD-tauglich sein. Im Vorfeld müssen in den Jahren 2007 bis
2012 zumindest die Anforderungen
und Spezifikationen der Verordnung
„Title 13, California Code of Regulations, Section 1971, Engine Manufacturer Diagnostics (EMD)“ erfüllt
werden.
Anwendung auf Dieselmotoren
Die On-Board-Steuergeräte von Dieselmotoren müssen gemäß der geplanten Verordnung vorübergehend
auftretende Sensor-, Aktor- oder Leistungsstörungen erkennen können.
Die Implementierung dieser Funktion
ist für Hersteller von Schwermotoren
noch absolutes Neuland und deren
Umfang noch nicht abzusehen.
Spätestens im Modelljahr 2010 müssen
Steuergräte für HD OBD-kompatible
Dieselmotoren auch eine permanente
Fehlerdiagnosefunktion unterstützen
(siehe oben). Das für die Kommunikation zwischen einem Steuergerät
und dem angeschlossenen Tester
vorgeschriebene Protokoll ist unter
ISO 15765-4 bzw. SAE J1939 spezifiziert.
➔
■
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2 0 0 6 .2 RT
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Spezifisch für Dieselmotoren erfordert
die Technologie der neuen Subsysteme
die Definition einer Anzahl neuer Parameter-Kennungen (parameter identifier, PID). Die empfohlenen PIDs, die
sich auf Diesel-Rußpartikelfilter beziehen, umfassen:
• Diesel-Abgaspartikel, Filterbank 1
(Differenzialdruck);
• Diesel-Abgaspartikel, Filterbank 1
(Einlassdruck);
• Diesel-Abgaspartikel, Filterbank 1
(Auslassdruck);
• Diesel-Abgaspartikel, Filterbank 2
(Differenzialdruck);
• Diesel-Abgaspartikel, Filterbank 2
(Einlassdruck);
• Diesel-Abgaspartikel, Filterbank 2
(Auslassdruck).
Neue Überwachungsanforderungen,
wie sie sich aus der jungen Technologie ergeben, verlangen nach neuen
Datenbits für die Inspektion und
Wartung. Darüber hinaus wird auch
die Liste der Datenelemente für die
Leistungsverfolgung während des
Fahrbetriebs um zusätzliche dieselspezifische Einträge erweitert.
Wie bei Pkws und Leichtlastwagen
werden einige Überwachungsfunktionen auch bei Schwerlastfahrzeugen
nur einmal pro Fahrzyklus aktiviert,
während andere ununterbrochen laufen. Neu ist in der Verordnung HD OBD
nun die Anforderung, dass die „Einmal-pro-Fahrzyklus“-Überwachung
nach vier Stunden fortlaufenden Betriebs neu aktiviert werden muss.
Diese Anforderung ergab sich aus dem
Normalbetrieb der Schwerlastfahrzeuge. Anders als bei Pkws und Leichtlastwagen laufen Schwerlastfahrzeugmotoren tagsüber fast ohne Unterbrechung, werden also im QuasiDauerbetrieb betrieben, nur gelegentlich kurz abgeschaltet, wenn der
Fahrer eine Rast einlegt.
September 2006
26. bis 27. September 2006
MessTec Masters
Oberhausen, Deutschland
Parallel zur Zeitplanung für Ottomotoren und hinsichtlich der HD OBDTauglichkeit aller Dieselmotoren im
Modelljahr 2013 müssen auch letztere in den Jahren 2007 bis 2012
zumindest die Anforderungen und
Spezifikationen der Verordnung „Title
13, California Code of Regulations,
Section 1971, Engine Manufacturer
Diagnostics (EMD)“ erfüllen.
Modifizierte Dokumentation
Der harmonisierte Standard SAE
J1979/ISO 15031-5 definiert die Modi
und Dienste, die einem generischen
Scan-Tester zur Verfügung stehen.
Zur Aufnahme der zusätzlichen, in
der Verordnung HD OBD geforderten
Betriebsmodi, -dienste und -datendefinitionen sind entsprechende Updates erforderlich. Die Tabelle auf der
vorherigen Seite bietet weitere Informationen zu diesem Thema.
In diesem Zusammenhang ist zu
bemerken, dass das SAE-Komitee
„Truck and Bus Command and Control“ gegenwärtig an dem neuen
OBD-Implementierungsleitfaden
„J1939-03 On-Board Diagnostics Implementation Guide“ arbeitet. Dieses
Dokument beschreibt die Richtlinien
zur Implementierung der On-BoardDiagnose (OBD) in Schwerlastfahrzeugen (HDV) auf der Basis des existierenden Standards SAE J1939.
Zielsetzung dieses Dokuments ist es,
OEM-Motorenhersteller bei der Erfüllung der Auflagen zu unterstützen,
die in den folgenden gegenwärtig geltenden Vorschriften zu finden sind:
„State of California Air Resources
Board (ARB) Title 13, CCR 1971.1,
United States Environmental Protection Agency; European Commission
directives Euro IV and V; UN/ECE WP
29 GRPE WWH OBD Global Technical
Regulation (GTR)“.
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RT 2. 2006
Termine & Events
Oktober 2006
2. bis 4. Oktober 2006
IFP Congress
New Trends in Engine Control,
Simulation and Modeling
Rueil-Malmaison, Frankreich
Zusammenfassung
Das Dokument mit der Bezeichnung „Title 13, California Code
of Regulations, Section 1971.1,
Heavy-duty (HD) OBD” fordert
eine drastische Änderung in der
Funktion von elektronischen
Steuergeräten für Dieselmotoren
in Schwerlastfahrzeugen. Die
bisherige Aufgabe des Ottomotor-Steuergeräts bestand
darin, den funktionellen Betrieb
des Motors sicherzustellen und
gleichzeitig bestimmte herstellerspezifische Diagnoseroutinen
zu unterstützen. Mit der neuen
Verordnung für HD OBD wird
eine ähnlich standardisierte
Funktion künftig auch für
neue Dieselmotoren eingeführt
werden.
4. bis 5. Oktober 2006
Normandy Motor Meetings
Rouen, Frankreich
9. bis 11. Oktober 2006
Aachener Kolloquium
Fahrzeug- und Motorentechnik
Aachen, Deutschland
11. bis 13. Oktober 2006
IZB – Internationale Zuliefererbörse
Wolfsburg, Deutschland
24. bis 25. Oktober 2006
International Automotive
Electronics Congress
Paris, Frankreich
25. bis 26. Oktober 2006
FKFS Fachkonferenz AutoTest
Stuttgart, Deutschland
25. bis 27. Oktober 2006
Automotive Testing Expo
North America
Detroit, MI, USA
November 2006
30. November 2006
FlexRay Product Day
Böblingen, Deutschland
Februar 2007
13. bis 15. Februar 2007
embedded world
Nürnberg, Deutschland
16. bis 18. Oktober 2006
Convergence
Detroit, MI, USA
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20. Oktober 2006
ETAS Seminar
Nagoya, Japan
22. bis 27. Oktober 2006
FISITA
World Automotive Congress
Yokohama, Japan
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