Più veloce ed efficiente: nuovi processi per la diagnostica di bordo!

La diagnosi di bordo rileva se i sistemi rilevanti per le emissioni nel veicolo funzionano correttamente. La conformità ai requisiti legali viene verificata prima dell'inizio della produzione e verificata successivamente nelle serie in corso. Porsche Engineering aumenta l'efficienza con strumenti di test e simulazione sviluppati internamente.

La diagnosi di bordo (OBD) monitora la funzionalità dei componenti rilevanti per le emissioni durante la vita del veicolo. Per fare ciò, esegue routine di test che vengono implementate in tutte le centraline rilevanti del veicolo e che vengono eseguite mentre il veicolo è in movimento. Se una centralina fornisce un feedback non plausibile, un codice corrispondente viene memorizzato nella memoria guasti OBD della centralina - ad esempio, se una sonda lambda non riconosce più correttamente il contenuto di ossigeno nei gas di scarico e il sistema di gestione del motore modifica i parametri di combustione. Allo stesso tempo, si accende la spia gialla di controllo del motore nell'abitacolo.

L'OBD è nato negli Stati Uniti: è stato introdotto in California nel 1988 e negli Stati Uniti nel 1994. Due anni dopo, limiti più severi per i gas di scarico hanno portato al più potente sistema OBD-II, ancora in uso oggi, che monitora le emissioni in modo più preciso, include altri componenti nel controllo e offre opzioni diagnostiche più dettagliate per le officine. In Europa, l'OBD è diventato obbligatorio nel 2001, anche se con requisiti in parte diversi rispetto agli Stati Uniti. Soprattutto, i valori limite di emissione e i cicli di misurazione differiscono notevolmente l'uno dall'altro. Negli anni successivi seguirono altre regioni come la Cina.

L'OBD è stato introdotto per la prima volta in California nel 1988 e negli Stati Uniti nel 1994. È obbligatorio anche in Europa dal 2001. Negli anni successivi seguirono la Cina e altre regioni.

Il test OBD di un nuovo modello di veicolo presso Porsche è sostanzialmente suddiviso in tre fasi: in primo luogo, test di garanzia della qualità durante il coordinamento del veicolo, in secondo luogo, test di battitura nella cosiddetta fase di dimostrazione OBD come requisito di approvazione obbligatorio e, in terzo luogo, dopo l'inizio della produzione in serie, un esame completo di tutte le potenziali voci di memoria di errore OBD sui veicoli dalla produzione in corso. Durante tutte le fasi, Porsche Engineering e Porsche AG mantengono una partnership che è cresciuta nel corso di molti anni. “Di norma, iniziamo a controllare l'applicazione OBD circa sei mesi prima dell'inizio della produzione in serie. Se gli esami rivelano anomalie, analizziamo le cause e suggeriamo possibili misure correttive ", afferma il dott. Matthias Bach, responsabile dell'applicazione motori e della disciplina meccanica presso Porsche Engineering, il cui campo include la diagnostica di bordo.

Coordinamento con le autorità di certificazione

Nella successiva fase di dimostrazione OBD, viene dimostrato che il sistema OBD del veicolo è conforme ai requisiti legali. A tal fine, Porsche AG coordina serie di test con le autorità di certificazione nelle singole regioni del mondo, attraverso le quali lavorano gli esperti del dipartimento di test Porsche Engineering. "Copriamo 145 mercati, dieci dei quali con modalità di approvazione individuali", afferma Thomas Rauner, capo del reparto di dattilografia di Porsche AG. Le diverse normative sulle emissioni, i cicli di prova e i requisiti OBD rendono lo sviluppo e i test estremamente complessi. Un esempio recente è la Cina, dove la direttiva China 2023b, che si applicherà dal 6, specifica condizioni di test OBD impegnative. “A differenza del resto del mondo, in Cina un rapporto di prova positivo non è più sufficiente per certificare un nuovo modello di veicolo. Piuttosto, il test OBD deve essere eseguito in loco e sotto la supervisione delle autorità ", spiega il dott. Sebastian Rüger, responsabile della certificazione OBD presso Porsche AG.

Ci sono 3.500 possibili codici di errore nelle aree del telaio e della guida nei veicoli ibridi.

In qualità di partner strategico esclusivo di Porsche China, Porsche Engineering supporta la certificazione in loco attraverso servizi tecnici come l'implementazione della serie di test. Porsche AG coordina i risultati dei test con le rispettive autorità di certificazione. "Grazie alla collaborazione fiduciosa e al continuo scambio di informazioni tra i colleghi di Porsche Engineering in Cina e Germania e Porsche AG, possiamo implementare l'approvazione del modello di veicolo in tempi brevi", afferma Rauner.

Per le prove di tipizzazione di un nuovo modello di veicolo, Porsche Engineering esegue fino a 80 corse di prova sul banco dinamometrico a rulli e simula vari eventi legati alle emissioni, come ad esempio una linea della sonda lambda danneggiata. Ad esempio, gli ingegneri costruiscono componenti appositamente preparati nel veicolo o simulano casi di guasto predefiniti. Per simulare l'usura nel corso di molti anni, utilizzano anche componenti come i convertitori catalitici che hanno subito un processo di invecchiamento artificiale.

Oltre ai requisiti legali, il numero sempre crescente di sistemi elettronici nel veicolo sta portando anche a una maggiore complessità dell'OBD. L'OBD non solo monitora i singoli componenti, ma controlla anche interi processi funzionali, comprese le potenziali influenze incrociate di altri sistemi del veicolo.

"Copriamo 145 mercati, dieci dei quali con modalità di approvazione individuale". Thomas Rauner, capo del dipartimento di dattilografia di Porsche AG

Ciò include anche le unità di controllo che potrebbero influenzare indirettamente le emissioni in caso di guasto, ad esempio per il cruise control adattivo (ACC), il controllo della dinamica del veicolo "Porsche Stability Management" (PSM) e il "Remote Park Assistant" di das The parcheggi automaticamente. "Nell'ambito dei test di verifica OBD richiesti dalle autorità, la cosiddetta valutazione del veicolo del prodotto, dobbiamo dimostrare che la misura sostitutiva a emissioni zero viene eseguita correttamente, ovvero non ha più alcuna influenza sulla comportamento delle emissioni", afferma Rüger. "Gli esperti parlano di un'azione predefinita a emissioni zero, o in breve ENDA." Lo sforzo di test risultante è corrispondentemente elevato: "Nei moderni veicoli ibridi, abbiamo fino a 14 unità di controllo dalle aree di trasmissione e telaio con circa 3.500 possibili codici di errore, "dice Bach.

Simulazione di difetti

Questi devono essere verificati entro un periodo massimo di sei mesi dall'inizio della produzione di un veicolo. Per risparmiare tempo e denaro, Porsche Engineering si affida quasi esclusivamente alla simulazione degli errori. "Invece di installare e rimuovere componenti difettosi per indagini al banco di prova o prove su strada con grandi spese, modifichiamo i rispettivi segnali o messaggi dei sensori nel sistema di dati elettronici del veicolo", spiega Bach. Ciò richiede una profonda comprensione dei componenti e della loro funzione nel sistema complessivo, che Porsche Engineering, in qualità di fornitore di servizi OBD, ha acquisito sin dall'inizio in innumerevoli progetti di sviluppo. “La nostra forza è il nostro know-how nelle aree dei veicoli completi e dei test. Su questa base, abbiamo sviluppato i nostri strumenti di test e simulazione con i quali è possibile riprodurre circa il 95 percento dei difetti nel sistema OBD ", spiega Bach.

Ad esempio, la funzione dell'attuatore della valvola a farfalla viene simulata esternamente durante il funzionamento del motore, in modo che la valvola a farfalla installata nel veicolo possa essere testata separatamente. Per visualizzare le voci di memoria di errore desiderate per gli iniettori, viene utilizzato un software appositamente sviluppato, con il quale è possibile modificare la quantità di iniezione degli iniettori in un intervallo molto fine. "Durante la simulazione degli errori di rete nell'architettura elettronica, siamo sempre aggiornati grazie alla nostra buona collaborazione con i nostri colleghi in fase di sviluppo e possiamo quindi presentare già la procedura di test appropriata per l'introduzione di nuove funzioni diagnostiche", afferma Bach.

"La nostra forza è il nostro know-how nei settori dei veicoli completi e del collaudo." Dott. Matthias Bach, responsabile dell'applicazione motori e della disciplina meccanica presso Porsche Engineering

Il risultato è un processo OBD estremamente veloce ed efficiente. È prevedibile che i vantaggi che ne derivano diventeranno ancora più importanti in futuro, poiché standard di emissione più severi, come lo standard Euro 7 attualmente in discussione, ridurranno ulteriormente i valori limite consentiti per i gas di scarico in tutto il mondo. Ciò significa che la spirale per lo sviluppo dell'OBD continua a girare: nuovi sistemi e funzioni consentono valori di emissione più bassi, che vengono poi ricontrollati utilizzando l'OBD migliorato. Inoltre, ci sono compiti diagnostici che derivano dall'uso di combustibili sintetici, i cosiddetti eFuels. "Si può presumere che anche le auto elettriche dovranno superare un test OBD in futuro", afferma Bach, azzardando uno sguardo al futuro. "In questo caso, non si tratterebbe di emissioni di ossido di azoto o di particelle, ma delle condizioni del motore e della batteria".