Beschreibung und Betrieb

OBD-II-Übersicht

1. Übersicht Das California Air Resources Board (CARB) hat ab dem Modelljahr 1988 die Vorschriften zur On-Board-Diagnose (OBD) für in Kalifornien verkaufte Fahrzeuge eingeführt. Die erste Stufe, OBD-I, verlangte die Überwachung des Kraftstoffsystems, des Abgasrückführungssystems (AGR) und zusätzlicher emissionsrelevanter Bauteile. Die Störungsanzeigeleuchte (MIL) musste aufleuchten und den Fahrer auf eine Störung und die Notwendigkeit einer Reparatur des Emissionskontrollsystems hinweisen. Mit der MIL verbunden war ein Fehlercode bzw. Diagnose-Fehlercode (DTC), der den betreffenden Fehlerbereich kennzeichnet. Das OBD-System wurde von CARB vorgeschlagen, um die Luftqualität zu verbessern, indem Fahrzeuge erkannt werden, die die Emissionsgrenzwerte überschreiten. Die Verabschiedung der Änderungen des Federal Clean Air Act von 1990 veranlasste außerdem die Environmental Protection Agency (EPA), Anforderungen an die On-Board-Diagnose zu entwickeln. Die CARB-OBD-II-Vorschriften galten bis 1999, danach wurden die Bundesnormen angewendet. Das OBD-II-System entspricht den staatlichen Vorgaben durch Überwachung des Emissionskontrollsystems. Überschreitet ein System oder Bauteil den Emissionsschwellenwert oder arbeitet ein Bauteil außerhalb der Toleranz, wird ein DTC gespeichert und die MIL leuchtet auf. Der Diagnoseprozessor ist ein Computerprogramm im Motorsteuergerät (ECM) oder Antriebsstrang-Steuergerät (PCM), das das OBD-II-Selbstdiagnosesystem koordiniert. Dieses Programm überwacht alle Überwachungsfunktionen und Wechselwirkungen, die Funktion von DTC und MIL, Freeze-Frame-Daten und die Scanner-Schnittstelle. Freeze-Frame-Daten beschreiben die gespeicherten Motorzustände, wie Motorzustand, Status der Kraftstoffregelung, Zündung, Drehzahl, Last und Betriebstemperatur zum Zeitpunkt der ersten Fehlererkennung. Zuvor gespeicherte Bedingungen werden nur bei Erkennung eines Kraftstoff- oder Zündaussetzers ersetzt. Diese Daten sind über ein Diagnosegerät abrufbar, um die Reparatur des Fahrzeugs zu unterstützen. Das Herzstück des OBD-II-Systems ist ein Mikroprozessor, der als Motorsteuergerät (ECM) oder Antriebsstrang-Steuergerät (PCM) bezeichnet wird. Das ECM bzw. PCM empfängt Daten von Sensoren und anderen elektronischen Bauteilen (Schalter, Relais usw.). Auf Grundlage der empfangenen und in seinem Speicher programmierten Informationen (Arbeitsspeicher, RAM usw.) erzeugt das ECM bzw. PCM Ausgangssignale zur Steuerung verschiedener Relais, Magnetventile und Stellglieder. 2. Hardware-Konfiguration und zugehörige Begriffe 1) GST (Universal-Scanner)

2) MIL (Störungsanzeigeleuchte) - Aktivität des MIL-Transistors

Die Störungsanzeigelampe (MIL) ist an eine Klemme des ECM oder PCM angeschlossen und erhält Strom von der Batterie (Open-Collector-Treiber). Bei den meisten Fahrzeugen ist die MIL im Armaturenbrett eingebaut. Der Treiber kann durch einen Kurzschluss nicht beschädigt werden. Lampen mit einer Leistungsaufnahme, die deutlich größer ist als die der gesamten MIL-Schaltung, sowie Lampen im Prüfgerät können eine falsche Anzeige verursachen. Bei eingeschalteter Zündung und einer Motordrehzahl (U/min) < MIN. RPM wird die MIL vom Fahrer zur optischen Funktionsprüfung eingeschaltet. 3) MIL-Aufleuchten: Wenn das ECM oder PCM während des ersten Fahrzyklus eine emissionsrelevante Störung erkennt, werden der DTC und die Freeze-Frame-Daten im Speicher abgelegt. Die MIL leuchtet erst dann auf, wenn das ECM oder PCM dieselbe, dem DTC zugeordnete Störung in zwei aufeinanderfolgenden Fahrzyklen erkennt. 4) Erlöschen der MIL: Zündaussetzer und Störungen des Kraftstoffsystems: Bei Zündaussetzern oder Störungen des Kraftstoffsystems kann die MIL erlöschen, wenn dieselbe Störung in drei nachfolgenden aufeinanderfolgenden Fahrzyklen nicht erneut erkannt wird, in denen die Bedingungen denen ähneln, unter denen die Störung erstmals erkannt wurde. Alle anderen Störungen: Bei allen anderen Störungen kann die Kontrollleuchte nach drei nachfolgenden aufeinanderfolgenden Fahrzyklen erlöschen, in denen das Überwachungssystem keine Störung erkennt und die MIL-Funktion erfüllt, sofern keine andere Störung festgestellt wurde, die die MIL gemäß den oben beschriebenen Anforderungen selbst aktivieren würde. 5) Löschen des DTC: Das Diagnosesystem kann den DTC löschen, wenn dieselbe Störung innerhalb von mindestens 40 Motorwarmlaufzyklen nicht erneut erfasst wird und die MIL für diesen DTC nicht leuchtet. 6) Kommunikationsleitung (CAN)

• Bustopologie: Leitungsstruktur (Bus)
• Verkabelung: verdrillte Doppelleitung
• Länge des externen DLC-Kabels: max. 5 m
• Datenübertragungsrate
• Diagnose: 500 kBit/s
• Service-Modus (Aktualisierung, VIN-Schreiben): 500 oder 1 MBit/s

7) Fahrzyklus: Ein Fahrzyklus besteht aus dem Motorstart und dem Motorabstellen. 8) Warmlaufzyklus: Ein Warmlaufzyklus bedeutet einen ausreichenden Fahrbetrieb, bei dem sich die Motorkühlmitteltemperatur nach dem Motorstart um mindestens 40 °F erhöht und eine Mindesttemperatur von 160 °F erreicht. 9) Fahrtzyklus (Trip): Unter einem Fahrtzyklus versteht man den Fahrzeugbetrieb (nach dem Abstellen des Motors) über einen Zeitraum und in einer Fahrweise, bei der alle Komponenten und Systeme vom Diagnosesystem mindestens einmal überwacht werden. Ausgenommen davon ist die Katalysatorwirksamkeit oder die Überwachung des Verdunstungssystems bei konstanter Geschwindigkeit, sofern die vom Hersteller festgelegte Einschränkung berücksichtigt wird. Alle Bedingungen für das Abschalten der Überwachung müssen mindestens einmal während des ersten Teils des Motorstarts des anwendbaren FTP-Zyklus auftreten. 10) Format des DTC

• Diagnostischer Fehlercode (SAE J2012)
• DTCs in OBD-II-Fahrzeugen beginnen mit einem Buchstaben, gefolgt von vier Ziffern.

Der erste Buchstabe des DTC kennzeichnet die Störung des überwachten Steuergeräts oder Systems. „P“ steht für Antriebsstrang, „C“ für Fahrwerk, „B“ für Karosserie und „U“ für Netzwerk- bzw. Datenübertragungscode. Die erste Ziffer gibt an, ob der Code generisch (für alle Hersteller gleich) oder herstellerspezifisch ist. „0“ und „2“ bezeichnen generische Codes, „1“ bezeichnet herstellerspezifische Codes. Die zweite Ziffer kennzeichnet das betroffene System und kann Werte von 1 bis 7 annehmen. Nachfolgend ist eine Liste dargestellt, die zeigt, welche Ziffern den einzelnen Systemen zugeordnet sind.

1. 1
   Kraftstoff- und Luftdosierung
2. 2
   Kraftstoff- und Luftdosierung (nur Fehler im Einspritzventil-Stromkreis)
3. 3
   Zündsystem oder Zündaussetzer
4. 4
   Zusätzliche Emissionskontrolle
5. 5
   Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung und Leerlaufregelsystem
6. 6
   Ausgangsstromkreise des Steuergeräts
7. 7
   Fehlerweitergabe

Die letzten beiden Ziffern des DTC kennzeichnen die Komponente oder den Abschnitt des Systems, in dem die Störung auftritt. 11) Freeze-Frame-Daten: Wenn ein Freeze-Frame-Ereignis durch einen emissionsrelevanten DTC ausgelöst wird, speichert das ECM oder PCM verschiedene Fahrzeuginformationen in dem Zustand, wie sie zum Zeitpunkt der Störung vorlagen. Die DTC-Nummer zusammen mit den Motordaten kann dem Fachpersonal bei der Ursachenermittlung helfen. Nachdem die Daten des DTC aus dem ersten Fahrzyklus im Freeze-Frame-Speicher abgelegt wurden, bleiben sie dort auch dann erhalten, wenn die Störung erneut auftritt (zweiter Fahrzyklus), und die MIL leuchtet auf.

• Freeze-Frame-Liste

1. 1
   Berechneter Lastwert
2. 2
   Motordrehzahl
3. 3
   Kraftstoffkorrektur
4. 4
   Kraftstoffdruck (falls verfügbar)
5. 5
   Fahrzeuggeschwindigkeit (falls verfügbar)
6. 6
   Kühlmitteltemperatur
7. 7
   Saugrohrdruck (falls vorhanden)
8. 8
   Regelbetrieb (geschlossener oder offener Regelkreis)
9. 9
   Fehlercode

3. OBD-II-Bereitschaftstests
1) Katalysatorüberwachung
Die Katalysatorüberwachung ist eine Selbstdiagnosestrategie im ECM oder PCM, die den nachgeschalteten beheizten Sauerstoffsensor (HO2S) verwendet, um festzustellen, wann die Effizienz des Katalysators unter das Mindestniveau gefallen ist, das für die Kontrolle der Abgasemissionen erforderlich ist.
2) Zündaussetzererkennung
Zündaussetzer sind definiert als fehlende ordnungsgemäße Verbrennung im Zylinder aufgrund fehlenden Zündfunkens, schlechter Kraftstoffdosierung oder schlechter Verdichtung. Jede Verbrennung, die nicht im Zylinder zum richtigen Zeitpunkt stattfindet, ist ebenfalls ein Zündaussetzer. Die Zündaussetzererkennung erkennt Aussetzer aufgrund von Kraftstoff-, Zünd- oder mechanischen Fehlern. Ziel ist es, den Katalysator vor irreversibler Beschädigung zu schützen und den Kunden durch Aufleuchten der MIL vor einem Emissions- oder Wartungsfehler zu warnen. Bei Erkennung eines Zündaussetzers wird eine spezielle Software aktiviert, die die Freeze-Frame-Daten speichert. Freeze-Frame-Daten erfassen den Betriebszustand des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Fehlererkennung durch die Zündaussetzer-Überwachungsstrategie.
3) Kraftstoffsystemüberwachung
Die Kraftstoffsystemüberwachung ist eine Selbstdiagnosestrategie im ECM oder PCM, die die adaptive Kraftstofftabelle überwacht. Das Kraftstoffregelsystem verwendet eine adaptive Kraftstofftabelle, um die normale Streuung der Kraftstoffsystemkomponenten infolge von Verschleiß oder Alterung auszugleichen. Im normalen Fahrzeugbetrieb verschiebt die adaptive Tabelle bei magerem oder fettem Gemisch die Berechnung der Kraftstoffmenge, um die Abweichung zu beseitigen.
4) Überwachung des Motorkühlsystems
Die Überwachung des Kühlsystems ist eine Selbstdiagnosestrategie im ECM oder PCM, die den ECTS (Motorkühlmitteltemperatursensor) und das Thermostat auf Schaltkreiskontinuität, Bereich/Leistung und Plausibilität überwacht.
5) Sauerstoffsensorüberwachung
Die OBD-II-Vorschriften verlangen die Überwachung des Sauerstoffsensors (HO2S) auf Verschlechterung, die dazu führt, dass Emissionsgrenzwerte überschritten werden. Der nachgeschaltete Sauerstoffsensor (WU-TWC) ist stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators angeordnet, um die Katalysatoreffizienz zu bestimmen. Obwohl der nachgeschaltete HO2S vom gleichen Typ ist wie der für die Kraftstoffregelung verwendete, arbeitet er anders. Der nachgeschaltete HO2S wird überwacht, um festzustellen, ob eine Spannung erzeugt wird. Diese Spannung wird mit dem kalibrierten zulässigen Bereich verglichen.
6) Überwachung des Verdunstungsemissionssystems (EVAP)
Die EVAP-Überwachung ist eine Selbstdiagnosestrategie im ECM oder PCM, die die Dichtheit des EVAP-Systems prüft. Das gesamte Verdunstungssystem erkennt Leckagen oder Undichtigkeiten, deren Summe gleich oder größer ist als eine Leckage, die durch eine Öffnung mit 0,040 Zoll und 0,020 Zoll Durchmesser verursacht wird.
7) Klimaanlagenüberwachung
Die Klimaanlagenüberwachung ist eine Selbstdiagnosestrategie im ECM oder PCM, die den Fehlerstatus aller Komponenten des Klimaanlagensystems überwacht. N/A.
8) Umfassende Komponentenüberwachung
Die umfassende Komponentenüberwachung ist eine Selbstdiagnosestrategie im ECM oder PCM, die Fehler jeder elektronischen Komponente oder jedes Antriebsstrangsystems erkennt, das Eingangsdaten an das ECM oder PCM liefert und nicht ausschließlich Eingang für einen anderen OBD-II-Monitor ist.