On-Board Diagnose für Heavy-Duty Diesel. 9. Symposium Steuerungssysteme für Automobile Antriebe Peter Subke

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1 On-Board Diagnose für Heavy-Duty Diesel 9. Symposium Steuerungssysteme für Automobile Antriebe Peter Subke

2 Intro: Softing Automotive Electronics Group Software, hardware and systems for the development, production and service of Passenger Cars & Light-Duty Vehicles Trucks & Busses Non-Road Mobile Equipment Softing, 2012 / Seite 2

3 Umweltschutz in den USA (I) Das California Air Resources Board (CARB) wurde 1967 gegründet und ist heute eine Abteilung der California Environmental Protection Agency (Cal-EPA). CARB-Regularien sind Gesetze. Sie werden im CCR (California Code of Regulations) veröffentlicht. Der California Code of Regulations CCR beinhaltet Emissionsgrenzwerte und Anforderungen an ein OBD-System für Heavy-Duty Dieselmotoren. Softing, 2012 / Seite 3

4 Umweltschutz in den USA (II) Die nationale US-Umweltschutzbehörde EPA (Environmental Protection Agency) wurde 1971 im Rahmen des US Federal Clean Air Act (FCAA) ins Leben gerufen. Der FCAA ist ein nationales Gesetz mit dem Ziel, die Luftverschmutzung in den USA zu reduzieren. Im Rahmen des FCAA setzt die EPA Standards und Grenzwerte für PKW, Lastkraftwagen und Busse, so wie für fahrende Arbeitsmaschinen (NRMM = No- Road Mobile Machinery) Die Anforderungen der EPA an Heavy-Duty Dieselmotoren für Fahrzeuge mit Straßenzulassung sind im Federal Register Vol 74 No 35 geregelt und werden als EPA2010 bezeichnet. Logo Copyright by EPA Softing, 2012 / Seite 4

5 Umweltschutz in den USA (III) Das 2001 gestartete Clean Diesel Trucks and Buses program der EPA führte zur Einführung von Abgasreinigungssystemen wie Dieselpartikelfilter (DPF) und selektive katalytische Reduktion (SCR). Softing, 2012 / Seite 5

6 Umweltschutz in Europa In Europa legen das Europäische Parlament und der Rat der Europäischen Union Verordnungen (Regulations) und Richtlinien (Directives) fest. Die Verordnungen 595/2009 und 582/2011 regeln die Typgenehmigung von Kraftfahrzeugen und Motoren hinsichtlich der Emissionen von schweren Nutzfahrzeugen (Kurzbezeichnung: EURO VI). Ab dem 1.Januar 2013 erhalten neue Fahrzeuge und Motorentypen die Typzulassung nur noch, wenn sie die EURO VI Grenzwerte für die Schadstoffemissionen einhalten und mit einem OBD-System ausgestattet sind. Softing, 2012 / Seite 6

7 UNECE: Was ist On-Board Diagnose (OBD)? Definition der UNECE: OBD is a "system on-board a vehicle which has the capability of detecting malfunctions, and, if applicable, of indicating their occurrence by means of an alert system, or identifying the likely area of the malfunction by means of information stored in computer memory, and/or communicating that information off-board. [1] In der Definition der UNECE ist OBD nicht auf abgasrelevante Funktionen und Komponenten beschränkt. [1] UNECE TRANS/WP.29/GRPE (Working Party on Pollution and Energy) Softing, 2012 / Seite 7

8 EU: Was ist On-Board Diagnose (OBD)? Definition EU Verordnung: OBD ist ein System in einem Fahrzeug, das in der Lage ist, Funktionsstörungen festzustellen und diese ggf. durch ein Warnsystem anzuzeigen, mihilfe rechnergespeicherter Informationen den wahrscheinlichen Ort von Funktionsstörungen anzuzeigen sowie diese Informationen nach außen zu Übermitteln. Softing, 2012 / Seite 8

9 Fahrende Arbeitsmaschinen Auch für fahrende Arbeitsmaschinen (NRMM = Non-Road Mobile Machinery) mit schweren Dieselmotoren gelten Grenzwerte für Abgasemissionen. Die Grenzwerte für NRMM (EU: Stage IV, USA: Tier IV) sind mit den Grenzwerten gem. EPA 2010 und EURO VI vergleichbar. Die Installation eines OBD-Systems ist nicht vorgeschrieben, aber sinnvoll, um die Funktionsfähigkeit der Maschine dauerhaft sicherzustellen. Softing, 2012 / Seite 9

10 Kommunikation mit dem OBD-System PC-to-ECU-Interface (VCI) Softing, 2012 / Seite 10

11 PC-Software ODX-Editor OBD-Tester Applikation D-Server API (ISO ) MVCI D-Server ODX: ISO D-PDU API (ISO ) PC-to-ECU Interface (VCI) Softing, 2012 / Seite 11

12 PC-Software DTS Venice DTS Monaco D-Server API (ISO ) MVCI D-Server DTS COS ODX: ISO D-PDU API (ISO ) PC-to-ECU Interface (VCI) Softing, 2012 / Seite 12

13 Vehicle Communication Interfaces - Beispiele Samtec Hslight II CANpro USB EDIChd / wlan Softing, 2012 / Seite 13

14 OBD Diagnoseprotokolle in ISO (D-PDU API) ISO Part 5 (2011) Communication between vehicle and external equipment for emissions-related diagnostics Emissions-related diagnostic services ODX Short Name ISO_15031_5_on_ISO_9141_2 ISO_15031_5_on_SAE_J_1850_VPW ISO_15031_5_on_SAE_J_1850_PWM ISO_15031_5_on_ISO_14230_4 ISO_15031_5_on_ISO_15765_4 ISO_15031_5_on_SAE_J_1939_73 Inhalt ISO OBD on K-Line ISO OBD on SAE J1850 VPW ISO OBD on SAE J 1850 PWM ISO OBD on KWP 2000 K-Line ISO OBD on CAN* ISO OBD on Truck and Bus CAN* * Protokolle, die bei Heavy-Duty Diesel eingesetzt werden. Softing, 2012 / Seite 14

15 WWH-OBD Im Rahmen der UNECE GTR No.4 und No. 5 arbeitet die ISO WG1 an einem welt-weit einheitlichen Diagnoseprotokoll mit der Bezeichnung WWH-OBD (WWH- OBD = World-wide harmonized OBD). Die Spezifikation dieses Diagnoseprotokolls wurde international standardisiert: ISO Road vehicles - Implementation of World-Wide Harmonized On- Board Diagnostics (WWH-OBD) communication requirements. Das Diagnoseprotokoll besteht im Wesentlichen aus einer Erweiterung des ebenfalls international standardisierten Diagnoseprotokolls UDS (ISO (2006): Unified Diagnostic Services) für Servicediagnose. ISO Part 4 (2011) Diagnostic Communication Over Controller Area Network (DoCAN) Requirements for emissions-related systems Softing, 2012 / Seite 15

16 ISO (WWH-OBD) ISO Part 1 (2012) Part 2 (2012 Part 3 (2012) Part 4 (2012) Implementation of World-Wide Harmozied On-Board Diagnostics (WWH- OBD) communication requirements General information and use case definition Common data dictionary Common message dictionary Connection between vehicle and test equipment Softing, 2012 / Seite 16

17 PC-Software OTX: ISO OBD Tester OTX-RT MVCI D-Server ODX: ISO PC-to-ECU Interface Softing, 2012 / Seite 17

18 Standardisierte Komponenten für OBD-Tester ISO Part 1 (2008) Part 2 (2009) Part 3 (DIS) ISO Part 1 (2008) Part 2 (2011) ISO Part 1 (2011) Part 2 (2012) Part 3 (2012 Modular Vehicle Communication Interface (MVCI) Hardware design requirements Diagnostic protocol data unit application programming interface (D-PDU API) Diagnostic server application programming interface (D-Server API) Open Diagnostic Data Exchange (ODX) Data model specification Emissions-related diagnostic data Open Test sequence exchange format (OTX) General information and use cases Core data model specification Standard extensions and requirements Softing, 2012 / Seite 18

19 OBD 4 HDD Special Interest Group Die OBD 4 HDD Special Interest Group wurde im September 2011 gegründet. Ziel der Kooperation ist der firmenübergreifende Austausch von Informationen, die Klärung offener Fragen und die Veröffentlichung technischer Informationen rund um das Thema OBD für Heavy-Duty Diesel Als Ergebnis sollen Gesetzgeber, Arbeitsgruppen (z.b. in TMC, SAE, ISO) und andere Organisationen (z.b. AEF = Agricultural Industry Electronics Foundation oder ACEA = European Automobile Manufacturer s Association) unterstützt werden. Softing, 2012 / Seite 19

20 OBD 4 HDD Special Interest Group Die OBD4HDD Special Interest Group (SIG) besteht aus Experten der Hersteller von Lastkraftwagen und Bussen (z.b. DAF,VOLVO) Fahrenden Arbeitsmaschinen (z.b. CLAAS, KRONE) Diesel-Motoren (z.b. DEUTZ, CUMMINS, LMB) SCR-Systeme (z.b. Albonair, HJS) Tools (z.b. Softing, Samtec, ETAS), und Service Provider (z.b. ServiceXpert) Softing, 2012 / Seite 20

21 Zusammenfassung Hersteller von Lastkraftwagen und Bussen mit schweren Dieselmotoren führen OBD-Systeme zur Überwachung der Abgasemissionen ein. Hersteller von fahrenden Arbeitsmaschinen müssen Abgasreinigungssysteme installieren, um gesetzlich vorgegebene Grenzwerte zu erreichen. Obwohl OBD für fahrende Arbeitsmaschinen nicht vorgeschrieben ist, liegt es im Interesse des Maschinenherstellers und betreibers, die Funktionsfähigkeit der Maschine und die Einhaltung der Emissions-Grenzwerte dauerhaft sicherzustellen. Die Überwachung der Funktion durch ein OBD-System erhöht die Verfügbarkeit der Maschine und verringert durch Einsatz standardisierter Diagnosetechnologien (MVCI, ODX, OTX, UDS, WWH-OBD) Standzeiten im Servicefall. Softing, 2012 / Seite 21

22 OBD for Heavy-Duty Diesel Foto: Albonair GmbH Foto: N.Y.State Department of Environmental Conservation serves the protection of our environment Softing, 2012 / Seite 22

23 Thank you for your attention! Peter Subke