Im Nutzfahrzeug sind grundlegende Funktionen von einer komplexen Elektronik abhängig. Das Diagnosesystem sorgt dafür, dass das Orten von Fehlern nicht in die Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen ausartet.
Sie erinnert der Form nach an einen Scart-Anschluss oder besteht aus einem Rundanschluss und fehlt in keinem Nutzfahrzeug mehr: die Pin-Buchse, über die sich auf die Schnittstelle zur Onboard-Diagnose (OBD) des Fahrzeugs zugreifen lässt. Die OBD prüft während des Betriebs nahezu die gesamte Elektronik, fahndet nach Fehlern, speichert diese ab und zeigt sie nach Wunsch an.
OBD erfasst alle Werte
Ursprung der OBD sind die verschärften Emissions-Grenzwerte Kaliforniens und die damit einhergehende Forderung nach einer Selbstüberwachung der Abgasanlagen. 1996 trat in den gesamten Staaten die Regelung zur Anwendung der OBD der zweiten Generation, OBD 2, in Kraft. In Europa ist sie für neu zuzulassende Nutzfahrzeuge seit 2007 vorgeschrieben. Bei Abgasuntersuchungen können somit die Prüforganisationen ihre Rechner andocken und genormte Fehlercodes auslesen.
Die OBD umfasst aber nicht nur die abgasrelevanten Daten, sondern nahezu die gesamte Elektronik. Dazu gehören alle Funktionen des Antriebs mit den jeweiligen Sensoren und Aktuatoren, beispielsweise Daten zu Motor, Bremsen und Getriebe, also ABS- und Retarder-Daten, Daten zu Kraftstoffeinspritzung und Motordrehzahlen sowie zur Getriebesteuerung. Hinzu kommen Daten zu Komfort- und Fahrwerkssystemen wie Klimaanlage, Zusatzheizung, Kombiinstrument, elektronische Kupplung und Federung.
Diagnose-Algorithmen überwachen Sensoren
Zu ihrer permanenten Überwachung dienen sogenannte Diagnose-Algorithmen der Steuerungssoftware. Sie überwachen die Eingangs- und Ausgangssignale der Sensoren sowie alle Verbindungsleitungen der CAN-Busse zu den einzelnen Steuergeräten. Leicht aufspüren lassen sich mit der OBD ein ausgefallener Sensor, eine unterbrochene Leitung oder ein Kurzschluss in den Leitungen. Die Diagnose überwacht dazu einfach die Versorgungsspannung.
Schwieriger wird es, wenn ein Sensor falsche Werte liefert. Ein Beispiel: Liefert die Motortemperatur einen Wert von minus statt plus 100 Grad. Hier nimmt das Diagnosesystem eine Plausibilitätsprüfung vor, das heißt eine Bewertung durch Abgleich mehrerer in Zusammenhang stehender Signale. In den jeweiligen Steuergeräten gespeicherte Sollgrößen, Kennlinien und Algorithmen dienen dabei als Orientierung. Ein anderes Beispiel sind unverhältnismäßige Kurbelwellen-Drehzahlen. Sie müssen in einem richtigen Verhältnis zu den Nockenwellendrehzahlen stehen.
Fehler werden als Code gespeichert
Die Ausgangssignale checkt das Diagnosesystem anhand der an die Aktuatoren weitergegebenen Befehle. So muss sich mit dem Ansteuern des Abgasrückführungsventils beispielsweise der Saugrohrdruck entsprechend ändern. Darüber hinaus überwacht die Diagnose die gesamten Steuergeräte im Fahrzeug. Einen Ausfall erkennt sie, wenn die Antworten der in regelmäßigen Abständen über den CAN-Bus ausgesendeten Protokolle ausbleiben. Allerdings lässt sich auf diese Weise nur der Totalausfall eines Steuergeräts erkennen, nicht aber ein interner Fehler. Zum Auffinden von Fehlern, die in einzelnen Bauteilen des jeweiligen Steuergeräts auftreten, sind in der Hard- und Software weitere Überwachungsfunktionen installiert. Die OBD beschreibt die jeweiligen Speicher unter anderem mit Prüfmuster und liest diese anschließend wieder aus oder kontrolliert direkt den jeweiligen Daten- oder Adress-Bus.
Fehler sind im Datenspeicher in Form eines Codes abgelegt. Als eine Art Protokoll sind zusätzlich die Bedingungen festgehalten, unter denen der Fehler aufgetreten ist, beispielsweise Motordrehzahl, Kühlwassertemperatur oder Öldruck. Ebenso sind Fehlerart und -status gespeichert, ob es sich um einen sporadischen oder statischen Fehler handelt, ob eine Leitungsunterbrechung oder ein Kurzschluss vorliegt. In der Werkstatt lassen sich die Fehler mit einem Laptop, einem Offboard-Testgerät oder einem speziellen Scanner über die serielle Schnittstelle auslesen.
Standardisierte Schnittstelle
Ein positiver Effekt der standardisierten OBD ist, dass auch Fuhrpark- und freie Werkstätten die Daten von Herstellern auslesen und auswerten können. Erlaubten die Hersteller den Fuhrpark- oder markenfremden Werkstätten während der vergangenen Jahre einen immer tieferen Blick in die Steuergeräte und Elektronik, geben sie alle Daten aber bis heute noch längst nicht frei. Alles Interne wird über besondere Schnittstellen und ein Prozedere abgefragt, für das es vom jeweiligen Hersteller geschulte Spezialisten braucht.
Einen Vorgeschmack auf die Zukunft der elektronischen Diagnose geben die USA, wo momentan schon die OBD der dritten Generation Entwicklung ist. OBD 3 soll über Funk oder Satellit Defekte und Fehler samt der Fahrgestellnummer selbsttätig an die zuständige Behörde senden, die den Halter dann auffordert, sein Fahrzeug innerhalb einer bestimmten Frist zu reparieren. Die Technik dazu existiert bereits, die daraus folgenden Konsequenzen dürften aber noch für einige Diskussionen sorgen.
