Stefan Hausberger, Claus Matzer, Silke Lipp, Jürgen Blassnegger, Thomas Hametner, Andrej Prosenc

• Im Rahmen dieser Studie wurde zuerst der IST-Zustand zur OBD-Gesetzeslage detailliert dargestellt. Eine folgende umfangreiche Befragung der Prüforganisationen sowie des KBA zu emissionsrelevanten OBD-Themen erfolgte unter Zuhilfenahme des ÖAMTC-Abfrageportals. Die Befragung ergab unter anderem, dass ein erweiterter Bedarf an OBD-Informationen zur Beurteilung emissionsrelevanter Systeme für die PTI vorwiegend bei NOx-Sensoren, Differenzdruckdaten des Partikelfilters, der Abgastemperatur, den Informationen zu Reagenzmitteln und Abgasrückführung erforderlich sind. Im Weiteren wurde exemplarisch an drei Fahrzeugen untersucht, welche Daten aktuell über die OBD-Schnittstelle ausgelesen werden können, und ob bei emissionsrelevanten Bauteilen Diagnosejobs, wie zum Beispiel Aktuatorenansteuerung aktiv eingeleitet werden können. Die Untersuchung ergab ein sehr unterschiedliches Bild über die verfügbaren Daten und Möglichkeiten. Anschließend wurden im Rahmen dieser Arbeit diverse Sensoren, wie z.B. NOx-Sensoren, NH3-Sensoren und PM-/PN-Sensoren, hinsichtlich ihrer Eignung für OBD- und PTI-Aufgaben analysiert. Die Sensoranalyse erfolgte anhand von Datenblättern sowie Befragung der Sensorhersteller. Der NOx-Sensor wurde in der Bewertung als tauglichster Sensor für eine weiterführende Untersuchung ermittelt und kommt zudem bereits seit einigen Jahren serienmäßig in Diesel-Fahrzeugen zum Einsatz. Daher eignet sich dieser Sensor gut, um zukünftig die NOx-Emissionen im realen Betrieb zu überwachen und wurde deshalb auch für die detaillierte messtechnische Untersuchung ausgewählt. Die detaillierte messtechnische Untersuchung wurde mit einem modernen Diesel-Pkw der Abgasnorm Euro 6d durchgeführt. Mit dem Versuchsfahrzeug wurden Messungen am Pkw-Rollenprüfstand sowie auf der Straße durchgeführt. Auch Fahrten mit speziell erzeugten fehlerhaften Abgasnachbehandlungssystemen sind aufgezeichnet worden. Insgesamt wurden etwa 4.500 Fahrzeugkilometer an Messdaten mit verschiedenen Fahrsituationen gesammelt, welche mit einem Datenlogger aufgezeichnet und folgend für die Methodenentwicklung herangezogen wurden. Bei der Entwicklung der Methode für eine zukünftige NOx-Überwachung im realen Fahrzeugbetrieb wurde darauf Rücksicht genommen, dass höhere NOx-Emissionen in bestimmten Fahrsituationen, welche für das Abgasnachbehandlungssystem herausfordernd sind, nicht als Fehler identifiziert werden, sofern das Abgasnachbehandlungssystem ordnungsgemäß arbeitet. Die erarbeitete Methode beurteilt die Funktionalität der NOx-Abgasnachbehandlungssysteme durch das Verhältnis gNOx/kgKraftstoff. Die NOx-Sensor- und Kraftstoffverbrauchssignale konnten beim Versuchsfahrzeug über die OBD-Schnittstelle abgerufen werden. Es wird davon ausgegangen, dass auch in modernen Pkw anderer Hersteller diese Signale verfügbar sind. Liegt das ermittelte Verhältnis über einem Schwellenwert, so liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Fehler des NOx-Abgasnachbehandlungssystems vor, liegt das Verhältnis unter dem Schwellenwert, so kann davon ausgegangen werden, dass kein Fehler vorliegt. Das gNOx/kgKraftstoff-Verhältnis könnte bei einem errechneten Wert oberhalb des Schwellenwertes zu einer anlassbezogenen PTI führen oder als Fehler mit der MIL im Display angezeigt werden oder im Zuge der regulären PTI ausgelesen werden. Derzeit wird im Rahmen der Arbeiten zu Euro 7 diskutiert, ob Fahrzeuge bei der geplanten Euro 7 Gesetzgebung NOx-Grenzwerte betriebswarm unter jeglichen Fahrsituationen einhalten müssen. Gegebenenfalls könnte dann eine Überwachung im realen Betrieb auch über g/km erfolgen. Die Anwendung der erarbeiteten Methode mit gNOx/kgKraftstoff wäre aber weiterhin möglich. Es wird daher empfohlen, nach Fixierung der relevanten Details der Euro 7 Gesetzgebung die vorgeschlagene Methode mit gNOx/kgKraftstoff zu validieren und zu optimieren.
• Within this study, the current state of OBD legislation was first investigated in detail. A subsequent comprehensive survey of the experience of testing organizations and the KBA on emission-relevant OBD topics was conducted using the ÖAMTC query portal. The survey revealed that an extended need for OBD information for the assessment of emission-relevant systems for the PTI is required for NOx sensors, for differential pressure data of the particulate filter, for exhaust gas temperature, for information on reagents and for exhaust gas recirculation. In addition, three vehicles were used as examples to investigate which data can currently be read out via the OBD interface and whether diagnostic jobs, such as actuator control, can be actively initiated for emission-relevant components. The investigation showed a very varied picture of the available data and possibilities. Subsequently, different sensors, such as NOx sensors, NH3 sensors and PM/PN sensors, were analysed within the scope of this work with regard to their suitability for OBD and PTI tasks. The sensor analysis was based on data sheets and interviews with sensor manufacturers. The NOx sensor was identified in the evaluation as the most suitable sensor for further investigation and has also been used as standard in diesel vehicles for several years. This sensor is therefore well suited to monitoring NOx emissions in real operation in the future and was therefore also selected for the detailed investigation. The detailed investigation was carried out with a modern Euro 6d diesel passenger car. Tests were performed on the chassis dynamometer as well as on the road. Tests with specially generated faulty exhaust aftertreatment systems have also been recorded. A total of around 4,500 vehicle kilometres of measurement data were collected with various driving situations, which were recorded with a data logger and subsequently used for method development. In developing the method for future NOx monitoring in real vehicle operation, consideration was given to the fact that higher NOx emissions in certain driving situations, which are challenging for the exhaust aftertreatment system, are not identified as a fault, provided that the exhaust aftertreatment system is working properly. The developed method assesses the functionality of NOx exhaust aftertreatment systems by the ratio gNOx/kgFuel. The NOx sensor and fuel consumption signals could be retrieved from the OBD interface on the test vehicle. It is assumed that these signals are also available in modern passenger cars from other manufacturers. If the determined ratio is above a threshold value, there is a high probability that there is a fault in the NOx exhaust aftertreatment system. If the ratio is below the threshold value, it can be assumed that there is no fault. The gNOx/kgFuel ratio, if calculated above the threshold, could lead to an occasion-based PTI or be indicated as a fault with the MIL in the driver information display or be read out during the regular PTI. As part of the work on Euro 7, it is currently being discussed whether vehicles will have to comply with NOx limits at operating points under almost any driving situations in the planned Euro 7 legislation. Monitoring in real operation could then also be carried out via g/km as alternative. However, the application of the developed method with gNOx/kgFuel would still be possible. It is therefore recommended to validate and optimize the most suitable method with gNOx/kgFuel after the boundary condition of the Euro 7 RDE test conditions are defined.