Szybciej i wydajniej: nowe procesy diagnostyki pokładowej!

Diagnostyka pokładowa wykrywa, czy systemy związane z emisjami w pojeździe działają prawidłowo. Zgodność z wymogami prawnymi jest sprawdzana przed rozpoczęciem produkcji i weryfikowana później w trwającej serii. Porsche Engineering zwiększa wydajność dzięki narzędziom testowym i symulacyjnym opracowanym we własnym zakresie.

Diagnostyka pokładowa (OBD) monitoruje działanie komponentów istotnych dla emisji przez cały okres eksploatacji pojazdu. W tym celu przeprowadza procedury testowe, które są zaimplementowane we wszystkich odpowiednich jednostkach sterujących pojazdu i działają, gdy pojazd jest w ruchu. Jeżeli centralka podaje nieprawdopodobne informacje zwrotne, odpowiedni kod jest zapisywany w pamięci błędów OBD centralki – na przykład, jeśli sonda lambda nie rozpoznaje już prawidłowo zawartości tlenu w spalinach, a system zarządzania silnikiem zmienia parametry spalania. Jednocześnie w kokpicie zapala się żółta lampka kontrolna silnika.

OBD wywodzi się ze Stanów Zjednoczonych: został wprowadzony w Kalifornii w 1988 roku, a w Stanach Zjednoczonych w 1994 roku. Dwa lata później bardziej rygorystyczne limity emisji spalin zaowocowały mocniejszym systemem OBD-II, który jest nadal w użyciu, dokładniej monitoruje emisje, obejmuje kontrolę innych komponentów i oferuje bardziej szczegółowe opcje diagnostyczne dla warsztatów. W Europie OBD stało się obowiązkowe w 2001 roku, choć z częściowo innymi wymaganiami niż w USA. Przede wszystkim dopuszczalne wartości emisji i cykle pomiarowe znacznie się od siebie różnią. Inne regiony, takie jak Chiny, podążały w kolejnych latach.

OBD został po raz pierwszy wprowadzony w Kalifornii w 1988 roku, a w Stanach Zjednoczonych w 1994 roku. Jest również obowiązkowy w Europie od 2001 roku. Chiny i inne regiony podążały w kolejnych latach.

Test OBD nowego modelu pojazdu w Porsche jest zasadniczo podzielony na trzy etapy: po pierwsze testy zapewnienia jakości podczas koordynacji pojazdu, po drugie testy typograficzne w tzw. fazie demonstracyjnej OBD jako obowiązkowy wymóg homologacji i po trzecie, po rozpoczęciu produkcji seryjnej kompleksowe badanie wszystkich potencjalnych wpisów pamięci OBD-Error w pojazdach z bieżącej produkcji. We wszystkich fazach Porsche Engineering i Porsche AG utrzymują partnerstwo, które rozwijało się przez wiele lat. „Z reguły sprawdzanie aplikacji OBD zaczynamy około pół roku przed rozpoczęciem produkcji seryjnej. Jeśli badania wykażą jakiekolwiek nieprawidłowości, analizujemy przyczyny i proponujemy możliwe środki zaradcze ”- mówi dr. Matthias Bach, kierownik dyscypliny zastosowania silników i mechaniki w Porsche Engineering, zajmującej się diagnostyką pokładową.

Koordynacja z urzędami certyfikacji

W kolejnej fazie demonstracyjnej OBD zostanie wykazane, że system OBD pojazdu jest zgodny z wymogami prawnymi. W tym celu Porsche AG koordynuje serie testów z urzędami certyfikacji w poszczególnych regionach świata, nad którymi pracują eksperci z działu testów Porsche Engineering. „Obsługujemy 145 rynków, w tym dziesięć z indywidualnymi procedurami zatwierdzania” – mówi Thomas Rauner, szef działu typowania napędów w Porsche AG. Różne przepisy dotyczące emisji, cykle testowe i wymagania dotyczące OBD sprawiają, że opracowywanie i testowanie jest niezwykle złożone. Niedawnym przykładem są Chiny, gdzie dyrektywa China 2023b, która będzie obowiązywać od 6 r., określa wymagające warunki testowania OBD. „W przeciwieństwie do reszty świata, w Chinach pozytywny raport z testów nie jest już wystarczający do certyfikacji nowego modelu pojazdu. Test OBD należy raczej przeprowadzić na miejscu i pod nadzorem władz ”- wyjaśnia dr. Sebastian Rüger, odpowiedzialny m.in. za certyfikację OBD w Porsche AG.

Istnieje 3.500 możliwych kodów błędów w obszarach podwozia i napędu w pojazdach hybrydowych.

Jako strategiczny wyłączny partner Porsche China, Porsche Engineering wspiera certyfikację na miejscu poprzez usługi techniczne, takie jak wdrożenie serii testowej. Porsche AG koordynuje wyniki testów z odpowiednimi urzędami certyfikacji. „Dzięki opartej na zaufaniu współpracy i ciągłej wymianie informacji między kolegami z Porsche Engineering w Chinach i Niemczech oraz Porsche AG, możemy wdrożyć homologację modelu pojazdu w krótkim czasie” – mówi Rauner.

W testach typograficznych nowego modelu pojazdu Porsche Engineering przeprowadza do 80 jazd testowych na dynamometrze rolkowym i symuluje różne zdarzenia związane z emisją, takie jak uszkodzona sonda lambda. Na przykład inżynierowie wbudowują w pojazd specjalnie przygotowane komponenty lub symulują predefiniowane przypadki usterek. Aby symulować zużycie przez wiele lat, wykorzystują również komponenty, takie jak katalizatory, które przeszły sztuczny proces starzenia.

Oprócz wymogów prawnych stale rosnąca liczba układów elektronicznych w pojeździe prowadzi również do większej złożoności OBD. OBD nie tylko monitoruje poszczególne komponenty, ale także sprawdza całe procesy funkcjonalne, w tym potencjalne wzajemne oddziaływania innych systemów pojazdu.

„Obsługujemy 145 rynków, w tym dziesięć z indywidualnymi sposobami zatwierdzania”. Thomas Rauner, kierownik działu typowania dysków w Porsche AG

Obejmuje to również jednostki sterujące, które mogą pośrednio wpływać na emisje w przypadku usterki, na przykład adaptacyjny tempomat (ACC), kontrolę dynamiki pojazdu „Porsche Stability Management” (PSM) i „Remote Park Assistant” firmy das. pojazd parkuje automatycznie. „W ramach wymaganych przez urzędy badań weryfikacyjnych OBD, tzw. Product Vehicle Evaluation, musimy udowodnić, że neutralny emisyjnie środek zastępczy jest wykonywany prawidłowo – czyli nie ma już żadnego wpływu na działanie pojazdu. zachowanie emisji”, mówi Rüger. „Eksperci mówią o domyślnym działaniu neutralnym pod względem emisji, w skrócie ENDA". Wynik testu jest odpowiednio wysoki: „W nowoczesnych pojazdach hybrydowych mamy do 14 jednostek sterujących z obszarów napędu i podwozia z około 3.500 możliwymi kodami błędów, – mówi Bach.

Symulacja wad

Należy je zweryfikować w okresie do sześciu miesięcy po rozpoczęciu produkcji pojazdu. Aby zaoszczędzić czas i pieniądze, Porsche Engineering opiera się prawie wyłącznie na symulacji błędów. „Zamiast wielkim kosztem instalować i usuwać wadliwe komponenty do badań na stanowisku badawczym lub testów drogowych, zmieniamy odpowiednie sygnały lub komunikaty czujników w elektronicznym systemie danych pojazdu”, wyjaśnia Bach. Wymaga to głębokiego zrozumienia komponentów i ich funkcji w całym systemie, które Porsche Engineering, jako dostawca usług OBD, od samego początku zdobywało w niezliczonych projektach rozwojowych. „Naszą siłą jest nasze know-how w zakresie kompletnych pojazdów i testowania. Na tej podstawie opracowaliśmy własne narzędzia do testowania i symulacji, za pomocą których można odtworzyć około 95 procent wad systemu OBD ”- wyjaśnia Bach.

Na przykład działanie siłownika przepustnicy jest symulowane zewnętrznie podczas pracy silnika, aby można było oddzielnie testować przepustnicę zamontowaną w pojeździe. W celu wyświetlenia żądanych wpisów pamięci błędów dla wtryskiwaczy stosuje się specjalnie opracowane oprogramowanie, za pomocą którego można w bardzo precyzyjnym zakresie zmieniać ilość wtrysku wtryskiwaczy. „Podczas symulacji błędów sieciowych w architekturze elektroniki jesteśmy zawsze na bieżąco dzięki dobrej współpracy z naszymi kolegami z działu rozwoju i dlatego już teraz możemy przedstawić odpowiednią procedurę testową w celu wprowadzenia nowych funkcji diagnostycznych”, mówi Bach.

"Naszą siłą jest know-how w zakresie kompletnych pojazdów i testowania." Dr. Matthias Bach, kierownik dyscypliny zastosowania silników i mechaniki w Porsche Engineering

Rezultatem jest niezwykle szybki i wydajny proces OBD. Można przewidzieć, że wynikające z tego korzyści staną się jeszcze ważniejsze w przyszłości, ponieważ bardziej rygorystyczne normy emisji, takie jak obecnie dyskutowana norma Euro 7, jeszcze bardziej zmniejszą dopuszczalne wartości graniczne spalin na całym świecie. Oznacza to, że spirala rozwoju OBD nadal się kręci: Nowe systemy i funkcje umożliwiają obniżenie wartości emisji, które następnie są ponownie sprawdzane za pomocą ulepszonego OBD. Ponadto istnieją zadania diagnostyczne, które wynikają ze stosowania paliw syntetycznych, tzw. eFuels. „Można założyć, że w przyszłości samochody elektryczne również będą musiały przejść test OBD” — mówi Bach, odważając się spojrzeć w przyszłość. „W tym przypadku nie chodziłoby o emisję tlenków azotu czy cząstek, ale o stan napędu i akumulatora”.