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1 Mercedes-Benz Service Bild in der Größe 215x148 mm einfügen Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD)

2 e r l ry h s AG Mercedes-Benz Service Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) Technische Informationsschrift für den Service Daimler C Technische Information und Werkstatteinrichtung (GSP/TI) D Stuttgart

3 sle ry sle ry h sle ry h Impressum Bestellung von Werkstatt-Information: Sämtliche gedruckte Werkstatt-Information von GSP/TI, wie zum Beispiel Einführungsschriften, Systembeschreibungen, Funktionsbeschreibungen, Ratgeber Technik, Tabellenbücher und Aufkleber, können Sie wie folgt bestellen: Innerhalb Deutschlands Über unseren GSP/TI-Shop im Internet oder alternativ customer.support@daimler r.com c Telefon: +49-(0)18 05/ Telefax: +49-(0)18 05/ Außerhalb Deutschlands Bitte wenden Sie sich an den für Ihren Markt zuständigen Ansprechpartner. Produkt-Portfolio Über unser vollständiges Produkt-Portfolio können Sie sich auch in unserem Internet-Portal umfassend informieren. r.com c Fragen und Anregungen Haben Sie zum vorliegenden Produkt Fragen, Anregungen oder Vorschläge, schreiben Sie uns bitte. customer.support@daimler r.com c Telefax: +49-(0)18 05/ oder alternativ Adresse: Daimlerr Ch AG GSP/TIS HPC R822, W002 D Stuttgart 2007 by DaimlerC hrysle r AG Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung oder Nutzung bedarf der vorherigen schriftlichen Zustimmung der Daimlerhrysle r C AG, Abteilung GSP/TIS, HPC R822, W002, D Stuttgart. Das gilt insbesondere für Vervielfältigung, Verbreitung, Bearbeitung, Übersetzung, Mikroverfilmung und die Einspeicherung und/oder Verarbeitung in elektronischen Systemen, einschließlich Datenbanken und Online-Diensten. Titelbild-Nr. Umschlag: P Bestell-Nr. Broschüre:

4 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 Überwachte Systeme und Komponenten 22 Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) b 3

5 Inhalt Abgasuntersuchung Abgasuntersuchung nach NEFZ 24 Abgasuntersuchung mit OBD 24 Systemkomponenten Prüfkupplung Diagnose 26 Kontrollleuchte Motordiagnose/CHECK ENGINE 27 Anhang Abkürzungen 28 Richtlinien und Normen 30 Stichwörter 31 Notizen 32 4 b Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD)

6 s r le h y 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-PKW- Modellen. 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). Der inhaltliche Schwerpunkt der Systembeschreibung liegt auf den Grundlagen der Systeme, den prinzipiellen Funktionsweisen sowie den funktionellen Zusammenhängen: 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. Allgemeine und gesetzliche Grundlagen Aufbau und Funktion Zusammenhänge der Elemente in den Systemen Zusammenspiel zwischen den Systemen und ihren Komponenten DaimlerC r AG Technische Information und Werkstatteinrichtung (GSP/TI) Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) b 5

7 Allgemeine Informationen On-Board-Diagnose Die On-Board-Diagnose II (OBDII) ist ein Diagnosesystem, das im Fahrzeug eingebaut (on board) ist. Das OBD-Diagnosesystem ist im Motorsteuergerät (PCM = Powertrain Control Module) integriert und überwacht ständig alle abgasrelevanten Komponenten und Systeme des Fahrzeugs. 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 Die Richtlinien für die OBDII beinhalten u.a. folgende Forderungen/Voraussetzungen: Genormte Diagnose-Steckdose nach SAE J1962 bzw. ISO im Bereich des Fahrerfußraums Standardisierte Fehlercodes DTCs (Diagnostic Trouble Codes) für alle Hersteller nach SAE J2012 bzw. ISO Auslesen der OBD-Daten (DTCs, PIDs (Parameter Identifier) und InfoTypes (Fahrzeugidentifikationsdaten)) mit dem Diagnosekommunikationsprotokoll gemäß SAE J1979 bzw. ISO Anzeige der OBD-Daten (DTCs, PIDs und InfoTypes) mit einem handelsüblichen Diagnosegerät nach SAE J1978 bzw. ISO 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 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 b Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD)

8 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) 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 Historie 1992 Einführung Abgasnorm EURO 1 in der EU 1996 Einführung OBD II in den USA Einführung Abgasnorm EURO 2 in der EU 2000 Einführung Abgasnorm EURO 3 in der EU Einführung EOBD (OBDII) bei Benzin-Motoren in der EU 2003 Einführung EOBD (OBDII) bei Diesel-Motoren in der EU 2005 Einführung Abgasnorm EURO 4 in der EU Smog ist die Anwesenheit von Luftschadstoffen in gesundheitsschädlichen und sichtbeeinträchtigenden Konzentrationen. Allgemeine Informationen Smog über Los Angeles CO Kohlenmonoxid HC Kohlenwasserstoffe H 2 O 2 Wasserstoffperoxid NMVOC Non Methane Volatile Organic Compounds (flüchtige organische Verbindungen außer Methan) NO X Stickoxide UV Ultraviolette Strahlung Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) b 7

9 Allgemeine Informationen Gesetzliche Grundlagen 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 und ab 2004 bei allen PKW-Typen Die EOBD gilt für alle PKW und leichte Nutzfahrzeuge mit einer zulässigen Gesamtmasse bis kg und maximal 9 Sitzplätzen. 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 OBD- Schwellengrenzwerte führen Am Steuergerät angeschlossene emissionsrelevante Komponenten des Antriebstrangs auf Schaltkreisstörungen Die zu überwachenden Komponenten und Systeme bei Diesel-Motoren sind: Partikelfilter Kraftstoff-Einspritzsystem Sonstige Komponenten oder Systeme, die bei Ausfall/Störung zu einer Überschreitung der OBD- Schwellengrenzwerte führen Am Steuergerät angeschlossene emissionsrelevante Komponenten des Antriebstrangs auf Schaltkreisstörungen 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) 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. 8 b Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD)

10 USA Gesetzliche Grundlage für die OBDII ab Modelljahr 2004 ist das CCR (California Code of Regulations), title 13, section 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 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 ( ) und LEV II ( ) 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 ( ) und Tier 2 (ab 2004) auf Grundlage der EPA-Norm LDV = Light Duty Vehicle ( ) LDV Diesel= Light Duty Vehicle Diesel ( ) 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 Gesetzliche Grundlagen Die zu überwachenden Komponenten und Systeme 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 OBD- Systems 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. Allgemeine Informationen Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) b 9

11 Allgemeine Informationen Gesetzliche Grundlagen 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 < 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 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 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 J Je Modelljahr 1 Fahrzeug je genehmigter Motorsteuerungsgruppierung (inkl. Kombination aus Fahrzeugarchitektur, Getriebesteuerung und Tanksteuergerät) Verwendung eines Kommunikationsadapters für den Test nach SAE J 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 Kriterien Motorsteuerungsgruppierung Software für Realisierung Mode identisch Diagnoseprotokoll identisch Message Timing (Zeitverhalten der Signalübertragung) identisch Anzahl der unterstützten Data Stream Parameter Mode 01 identisch 10 b Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD)

12 Japan Gesetzliche Grundlagen / Diagnose-Assistenz-System Japan bezeichnet OBDII (USA) und EOBD (EU) als äquivalente Standards. Stellenweise hat Japan dennoch eigene Anforderungen, jedoch noch keine gesetzlichen Regelungen. 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 ECE Derzeit werden in ECE in der Regel die OBD-Standards aus der EU, den USA oder Japan anerkannt. Aufgrund möglicher Änderungen sollte dies jedoch im Einzelfall geklärt werden. Diagnose-Assistenz-System (DAS) 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. Allgemeine Informationen 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. Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) b 11

13 Grundlagen Datenzugriff Diagnosegerät Der Zugang zu den allgemeinen OBD-Daten im Motorsteuergerät kann mit jedem handelsüblichen Diagnosegerät (Generic Scan Tool) nach SAE J1978 bzw. ISO erfolgen. Mit dem DAS (Diagnose- Assistenz-System) können die Mercedes-Benz-spezifischen Diagnosefunktionalitäten genutzt werden. 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 genormt ist. Die OBD-Daten werden in beide Richtungen (bidirektional) über eine serielle Schnittstelle nach ISO oder eine CAN-Schnittstelle nach ISO übertragen. CAN-Vernetzung Das On-Board-Diagnosesystem nutzt die CAN-Vernetzung des Motorsteuergeräts mit anderen Steuergeräten im Fahrzeug. 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. 1 Handelsübliches Diagnosegerät (Generic Scan Tool) 2 Diagnose-Steckdose 3 Motorsteuergerät 12 b Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD)

14 Übertragungsprotokolle Die auslesbaren Parameter und Werte sind bei allen Fahrzeugen gleich, nicht jedoch die dazu verwendeten Übertragungsprotokolle. Bei Mercedes-Benz-Fahrzeugen wurden bislang die Übertragungsprotokolle KWP und KWP 2000 über die K-Line und seit ca 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. Manipulationsschutz Datenzugriff 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 entspricht. Dies gilt aber nur, wenn der Datenaustausch mit den beschriebenen Übertragungsprotokollen über die Diagnose-Steckdose (Prüfkupplung Diagnose) erfolgt. 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. Grundlagen Übertragungsprotokoll ISO-Norm SAE-Norm Übertragungsgeschwindigkeit KWP (Key Word Protocol) ISO SAE J ,4 kbit/s KWP 2000 (Key Word Protocol) ISO SAE J ,4 kbit/s VPWM (Variable Pulse Width Modulation) SAE J ,4 kbit/s PWM (Pulse Width Modulation) SAE J ,6 kbit/s CAN (Controller Area Network) ISO kbit/s Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) b 13

15 Grundlagen OBD-Daten Allgemeine OBD-Daten 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. Folgende Daten können nach SAE J1979 bzw. ISO 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 Fehlerumgebungsdaten (Mode $02) Zusätzlich zur aufgetretenen Störung werden die Betriebsparameter bzw. -bedingungen, die so genannten Fehlerumgebungsdaten (Freeze Frame Data), gespeichert. 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 b Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD)

16 Erkannte Störungen werden in Form von Fehlercodes (DTCs) nach SAE J2012 bzw. ISO 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 Fehlercode 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. Die P1xxx-Codes können meistens nur mit einem herstellerspezifischen Diagnosegerät (bei Mercedes- Benz mit dem DAS) entschlüsselt werden. Grundlagen 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 Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) b 15

17 Grundlagen Fehlerspeicher Fehlererkennung Das Motorsteuergerät überprüft ständig seine Einund Ausgangssignale auf Plausibilität und erkennt mögliche Störungen. Die Erkennung der Störung und deren Speicherung wird wie folgt unterschieden: 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) Folgefehler 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. Fehleranzeige Tritt eine Störung in zwei Fahrzyklen hintereinander auf, leuchtet die Fehlerwarnlampe MIL (bei Mercedes- Benz 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) 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. 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 b Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD)

18 Lambda-Regelkreiswerte (Mode $05) Die Ausgangssignale und die Prüfungen der Lambdasonden werden in zeitlichem Zusammenhang dargestellt. Damit können die Lambdasonden genau analysiert werden. 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: Überwachung / Identifizierungsmerkmale Selbstüberwachung Motorsteuergerät Das Motorsteuergerät überprüft regelmäßig seine Soft- und Hardware auf: 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. Grundlagen Verbrennungsaussetzer-Erkennung (bei Otto-Motoren) Selbstanpassung der Gemischbildung (bei Otto-Motoren) Ansaugluftpfad (bei Diesel-Motoren) Glühanlage (bei Diesel-Motoren) Automatikgetriebe Alle übrigen emissionsrelevanten Komponenten Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) b 17

19 Grundlagen Prüfverfahren Beim Prüfverfahren wird unterschieden in Komponentenprüfung und Wirkungskettenprüfung. Komponentenprüfung Die Komponentenprüfung ist die direkte Prüfung eines Bauteils. Diese umfasst: Überwachung der Spannungsversorgung und Stromkreise Abgleich der Sensorsignale mit anderen Sensorsignalen und gespeicherten Vergleichswerten Dabei kann es folgende drei Testergebnisse geben: Signal vorhanden (Prüfung bestanden) Signal nicht vorhanden (Störung) Signal vorhanden, aber unplausibel (Störung) 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. Durch die Auswertung des Lambdasondensignals (vor Katalysator) stellt das Motorsteuergerät einen geringeren Sauerstoffgehalt im Abgas und damit ein angefettetes Verbrennungsgemisch fest. Verändert sich das Lambdasondensignal bei Regenerierungsbeginn nicht, liegt eine Störung der Regenerierung vor. 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 Lambdasondensignal vor Regenerierung 2 Ansteuerung Umschaltventil Regenerierung 3 Lambdasondensignal bei Regenerierungsbeginn G3/2 Lambdasonde vor Katalysator N3/10 Steuergerät ME (Motorsteuergerät) Y58/1 Umschaltventil Regenerierung 18 b Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD)

20 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. 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 Readiness- Codes 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. 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) Prüfbereitschaft herstellen Readiness-Code Ist die Prüfbereitschaft einzelner Systeme (außer bei Abgasrückführung) oder Komponenten nicht gegeben, kann diese mit dem Diagnosegerät hergestellt werden. Dazu wird der Wirkungskettenablauf über einen Menüpunkt der Diagnosesoftware manuell gestartet. Die Gestaltung und Anzeigeform des Readiness-Codes ist abhängig vom: Fahrzeughersteller Fahrzeugtyp Motor Auslesegerät Beispiel: Anzeige des Readiness-Codes Prüfbereitschaft Prüfung abgeschlossen Katalysator Lambdasonden (Alterung und Funktion) Grundlagen Lambdasondenheizung X Regenerierung X Sekundärlufteinblasung X Abgasrückführung Systembeschreibung On-Board-Diagnose II (OBD II / EOBD) b 19