On-Board-Diagnose (OBD)

On-Board-Diagnose (OBD) ist ein Fahrzeugdiagnosesystem. 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 P0-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 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 (Blinkcode) auslesbaren Speicher abgelegt werden.
Die neuesten Vorschriften gehen zu einer Überwachung der Überwachungsfunktion. 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 K-Leitung) oder über den CAN-Bus ausgelesen werden.

Allgemeines

Das Vorhandensein einer Motorkontrolleuchte im Sichtbereich des Fahrers ist für eine Zulassung von neuen Fahrzeugen in Europa (EOBD) vorgeschrieben. Dies gilt für PKW mit Benzinmotor ab Modelljahr 2001 und für PKW mit Dieselmotoren ab Modelljahr 2004. Insbesondere Fahrzeugmodelle für den USA-Export sind aber auch in wesentlich älteren Baujahren OBD(-2)-fähig. Das Fehlen einer OBD war zunächst der Grund, warum die letztgebauten neuen VW Käfer aus Mexiko ("Ultima Edicion") nach ihrem Import nach Deutschland keine Zulassung bekommen sollten.

Auslesen der OBD-Informationen

Typisches zur Signalpegelwandlung ohne eigene Protokoll-Logik, weshalb die zugehörige Software das Diagnoseprotokoll beherrschen muss] Zugang für die Fahrzeugdiagnose über OBD-2 ist die 16polige OBD-2-Diagnosebuchse im Fahrzeug, die oft nicht nur für das herstellerübergreifende, abgasrelevante OBD-2-Diagnoseprotokoll verwendet wird, sondern auch für die spezifischen Diagnoseprotokolle der Hersteller.
Als physikalische Schnittstelle wird die K-Leitung oder der CAN-Bus verwendet. OBD überwacht unter anderem folgende Systeme und Sensoren:

• Lambdasondenfunktion
• Verbrennungsaussetzer mittels eines Inkrementenrads
• Wirkungsgrad des Katalysators

und soweit vorhanden auch:

• Funktion der Abgasrückführung
• Funktion des Sekundärluftsystems
• Tankentlüftungssystem

Jede Anfrage an das Steuergerät besteht aus einem Mode und einem Datensatz (Parameter ID, PID) dieses Modes. PIDs sind seit OBD-2 (SAE J1979) in bestimmten Bereichen genormt.

Entprellung

Nach Auftreten eines Fehlers wird zunächst ein Entprellzähler gestartet. Verschwindet der Fehler nicht vor Ablauf der Entprellzeit, erfolgt der Eintrag im Fehlerspeicher und gegebenenfalls das Einschalten der Motorkontrollleuchte.

Readiness-Code

Nicht alle abgasrelevanten Bauteile können permanent überwacht werden, weil (beispielsweise beim Katalysator) zunächst bestimmte Betriebszustände erreicht werden müssen. Anhand des Readinesscodes kann man mit einem handelsüblichen Scan-Tool auslesen, ob alle abgasrelevanten Bauteile oder Einrichtungen durch die OBD geprüft worden sind. Der Readiness-Code wird bei der Abgasuntersuchung AU ausgelesen und beurteilt.

Diagnose-Software

Die Ergebnisse der On-Board-Diagnose können auch durch spezielle Softwareanwendungen auf handelsüblichen Notebooks ausgelesen werden. Über die Diagnoseschnittstelle sendet der angeschlossene Werkstatt- oder Notebook-Computer (über zusätzlich erforderliche Hardware zur Protokollinterpretation und Signalpegelwandlung) Befehle an eines der Steuergeräte, das über seine Adresse aktiviert wird, und erhält anschließend Ergebnisse zurück. Befehle gibt es zum Lesen der ID (präzise Modellbezeichnung und Version) des Steuergeräts, zum Lesen und Rücksetzen der oben erwähnten Fehlereinträge, zum Auslesen von sogenannten Messwertblöcken (auch Normanzeige genannt), zum Lesen, Testen und Setzen von diversen Einstellungsparametern (sogenannte Anpasskanälen) und (vor allem für die Entwicklung) zum direkten Lesen und Schreiben von Speicherzellen im Steuergerät.
Für Smartphones sind Apps erhältlich, die mit einem entsprechenden Bluetooth-Adapter das drahtlose Auslesen und Auswerten der OBD-Schnittstelle ermöglichen.

Aufteilung

Die Diagnosen werden in verschiedene Gruppen unterteilt. ;Elektrische Diagnosen (für die verschiedensten Leitungen):

• Kurzschluss nach Masse
• Kurzschluss nach Batterie
• Kabelbruch
• unplausible Spannung

Sensordiagnosen:

• Plausibilitätsdiagnose (Wert eines Sensors befindet sich im erlaubten Bereich des derzeitigen Betriebszustandes)
• Abgleichdiagnose (mehrere Sensoren werden miteinander verglichen)
• "Stuck"-Diagnose (steckengeblieben?): Verändert sich der Wert bei transienten Bedingungen?
• Gradientenüberwachung (Überprüfung, ob der Anstieg eines Sensorsignals real möglich ist)

Aktordiagnosen: Reagiert der Aktor auf eine Ansteuerung (über Sensoren gemessen)
Systemdiagnosen: Sind die Ausgangswerte eines Systems über eine geforderte Zeit bei veränderten Bedingungen akzeptabel (wird über ungleichmäßigen Motorlauf ein aussetzender Zylinder erkannt)
Komponentendiagnosen: Dieser Bereich trifft Komponenten, die nicht unmittelbar zur Sensorik/Aktorik gehören und über eigene oder weitere vorhandene Sensoren überwacht werden, Tankleckdiagnose, Katalysatordiagnose oder "Schlauch-geplatzt-Erkennung".

Weiterer Nutzen

Neben der Gefahrenabwehr und Schonung der Umwelt soll die OBD in der Praxis auch Motorschäden verhindern: Bei entsprechenden Fehlern werden dann motorschonende Notlaufprogramme aktiviert. Zum Beispiel wird nach Erkennen eines losen Zündkerzenkabels ("Kabelbruch") der entsprechende Zylinder abgeschaltet (kein Kraftstoff eingespritzt), da sonst das unverbrannte Gemisch den Katalysator zerstören könnte. Der Fahrer nimmt das (neben der eventuell aufleuchtenden MIL) als Leistungsabfall wahr.
Weiterhin kann die OBD auch zur Vereinfachung von Wartung und Reparaturen dienen. Ihre Informationen können nach Auftreten eines Fehlersymptoms die Suche nach der defekten Komponente erleichtern oder gar überflüssig machen. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass zu den jeweiligen Fehlermeldungen eine entsprechend detaillierte Servicedokumentation des Herstellers bereitgestellt wird.
Auch ist die Diagnose ein wertvolles Hilfsmittel während der Entwicklungsphase von Steuergeräten.

Kritik

Über die OBD-Schnittstelle können nicht nur Daten ausgelesen werden, sondern auch allgemein Befehle an das Fahrzeug gesendet werden. Durch das Verbinden z.B. mit einem Laptop mit entsprechender Software kann außerhalb des herstellerübergreifenden, abgasrelevanten OBD-2-Diagnoseprotokolls durch herstellerspezifische Kommunikationsprotokolle z. B. die elektronische Wegfahrsperre umgangen und das Fahrzeug unrechtmäßig bewegt werden.

Literatur

• Florian Schäffer: Fahrzeugdiagnose mit OBD. Elektor, ISBN 978-3-89576-173-7.
• Werner Zimmermann und Ralf Schmidgall: Bussysteme in der Fahrzeugtechnik - Protokolle, Standards und Softwarearchitektur. 5. Auflage, Springer Vieweg, 2014, ISBN 978-3-658-02418-5.

Quelle: Wikipedia