EOBD. Den datoriserade bilen.
030402/GG

OBD2 (On Board Diagnostics) är en standard som nästan ingen idag har varken sett eller hört talas om. Det är inte många som vet hur denna påverkat våra bilar. Ändå är det tusentals bilar på våra vägar idag som är OBD2-kompatibla, vilket bidrar till mindre miljöpåverkan genom renare avgasutsläpp.

Styrnings- och diagnossystem  för bilar har tills nyligen varit tillverkarspecifika. De var allmänt konstruerade så att endast aktoriserade märkesverkstäder med specialutrustning kunnat komma åt data.
Detta har nu förändrats genom tillkomsten av OBD2 systemet som blivit en ISO-standard, kallad EOBD.
EU-direktiv kräver att alla bensinmotordrivna bilar sålda inom EU, från och med årsmodell 2000, skall vara EOBD-kompatibla. Diselmotordrivna bilar skall vara kompatibla från och med år 2003.
Grunden för dessa systems införande är naturligtvis ökade miljökrav. Äldre bilars avgasutsläpp kontrolleras i bästa fall en gång per år, vid besök på bilprovningen. Den nya standarden kräver kontinuerlig övervakning av bilens utsläpp.

USA var det första landet som införde lagar mot luftföroreningar, orsakade av bilavgaser. Bland annat infördes här katalysatorrening tidigare än i Europa. Delstaten Kalifornien har här varit starkt pådrivande när det gäller miljölagstiftningen. Lagstiftningen i USA har tvingat bilfabrikanterna att införa diagnossystem i bilarna så att bilägarna tvingats att ta in bilen på verkstad när tröskeln för avgasutsläpp överskrids.
Detta system kallas för ”On Board Diagnostics”, förkortat OBD. I händelse av, eller misstanke om felaktigheter som kan orsaka höga avgasutsläpp, skall föraren informeras om detta genom att en lampa tänds på bilens instrumentpanel. Denna lampa har fått många olika namn som ”kolla motorn” (Check Engine), serva motorn, etc.  Enligt nuvarande standard skall lampan benämnas MIL (Malfunction Indicator Lamp). Samtidigt som MIL tänds, lagras i systemet en felkod som förklarar varför MIL tänts.
Bilfabrikanterna hade naturligtvis olika uppfattningar om hur OBD-systemen och dess felkoder skulle utformas, vilket gjorde systemen tillverkarspecifika.
Efter ytterligare utveckling ersattes de olika OBD-systemen med det SAE-standardiserade OBD2. Alla bilar sålda i USA efter 1995, skall vara OBD2-kompatibla. Detta gäller såväl importerade som inhemskt tillverkade bilar.

OBD2 och EOBD är standarder, alltså regelverk som ställer krav på övervakningssystem i dagens bilar. ISO-standarden EOBD följer i allt väsentligt den amerikanska SAE-standarden. Det görs i ISO-standarden, hänvisningar till den amerikanska. Denna består i sin tur av ett stort antal delstandarder, vilket gör standarderna ganska svårgreppbara.

Den första emisionskontrollerande teknologin på bilmotorn, var positiv vevhusventilation (PCV). Förbränningsgaser som trängt förbi kolvarna ner i vevhuset, kopplades tillbaks till motorns insug och blandades med insugningsluften för återförbränning.
Senare infördes EGR-systemet (Exhaust Gas Recirculation) och så småningom katalysatorrening.
Under denna bilens utvecklingsperiod, har det som bekant skett en explosionsartad utveckling på områdena elektronik och datateknik.
Den första elektronikboxen i bilen, ”transistortändning” ersatte fördelarens brytarspetsar. Denna box utförde endast styrning av bilens tändning. De första insprutningssystemen för bilmotorn var mekaniska. Senare lades styrningen av dessa system in i bilens elektronikbox. Bilens elektronikbox utvecklades så småningom, tack vare mikrodatorn, till ett system som helt styrde bränsleluft-blandning, tändningspunkt, EGR-system mm. Dessa elektroniska styrsystem för bilar hade ingen likformighet mellan biltillverkarna. Varje tillverkare hade sina egna styr- och övervakningssystem. Dessa system fungerade inte heller helt effektivt, då de var konstruerade för fordon som redan var i produktion. Det vill säga att alla reningsutrustningar och styrsystem skapades för att hängas på befintliga förbränningsmotorer.
OBD2-standarden däremot, kräver att bilmotorn konstrueras för att uppfylla standardens krav.
Ett baskrav i standarden är att bilmotorns förbränningsförlopp kontinuerligt regleras för optimal förbränning.
Reglerfunktionen skall vara vad som på fackspråk kallas ”Closed Loop” (sluten slinga). Under bilmotorns uppvärmningstid får motorn styras i ”Open Loop”, dvs den styrs då av fasta parametrar lagrade i datorns program. Under denna tid är utsläppen av miljöpåverkande ämnen större än då motorn nått arbetstemperatur och gått in i Closed Loop.
Standarden kräver vidare att det finns inbyggda övervakningssystem som ger larm då onormala drifttillstånd inträffar. Fordonsföraren skall då informeras om detta genom att MIL-lampan på instrumentpanelen tänds.
Då MIL-lampan tänds, lagras förutom den felkod som är orsak till lampans tändning, så kallade ”Freeze Frame Data”. Detta är ett urval av de mätvärden som kontinuerligt mäts av datorn. Då MIL tänds lagras utvalda ögonblicksvärden undan för att kunna avläsas senare. Man kan då till exempel, utläsa vad motorvarvtal och fordonshastighet var då felet som tände MIL inträffade.

Alla motorövervaknings- och reglersystem består av tre bastyper av utrustning, informationsgivare, fordonsdator och ställdon. Utan datorreglering skulle dagens bilar inte klara de miljökrav som myndigheterna kräver. Datorerna har utfört sitt arbete så väl att biltillverkarna nu har utökar datorns arbetsområde till att omfatta även andra fordonsoperationer. På senare bilmodeller kontrollerar datorn också  bromssystem (ABS), tjuvlarm, air-bagsystem och även andra elektriska system. Datorerna förekommer i olika storlekar och former och är i allmänhet placerade under instrumentbrädan, under skyddsklädsel i framsätet eller i en del fall under själva framsätet.
En dator är kapabel att fatta snabba beslut, men den kan inte utföra någonting utan att veta vad som försiggår i sin omgivning. För detta behöver datorn ett uppbåd av givare (sensorer) som ger information. Datorn justerar motorns inställningar när motorn går, genom att jämföra dataströmmen från givarna med sin egen programmering. Denna programmering består av två typer av information, fast och variabel. Fasta värden inkluderar datorns systeminstruktioner och motorkonstanter som antal cylindrar, utväxlingsförhållanden och dylikt. Variabel information är specifika data vid en given tidpunkt, t ex. motor- och bilhastighet, gaspådrag och förtändningsinställning. Datorns program innehåller detaljer om hur motorn skall styras under varje uppkommen arbetsbelastning (kallstart, uppvärmning, acceleration mm). Om datorn upptäcker en avvikelse mellan det som verkligen händer och vad programmet säger skall hända, under givna förutsättningar, sänder datorn kommando till ställdonen som ändrar operationsförhållandena för motorn. Till exempel magrare eller fetare bränsleluftblandning, justering av tändpunkt, öppna eller stänga EGR-ventil etc.

Bilens informationsgivare är en serie av högt specialiserade omkopplare (switchar) och givare som kan omvandla motorns fysikaliska värden, såsom temperatur, luftflöde, lufttryck och motorhastighet, till elektriska signaler. Dessa elektriska signaler översättas till läsbara data av fordonsdatorn. Varje givare är designad speciellt för att detektera data från ett särskilt område på motorn. Exempelvis massflödesgivaren, placerad i luftintaget, mäter både volymen och densiteten på inkommande luft till motorn. Detta mätvärde hjälper datorn att beräkna hur mycket bränsle som behövs för att uppnå korrekt bränsleluft- blandning.

En dator har genom sin snabbhet, förmåga att integrera verksamheten av två eller flera individuella system till en ny form av större och mer komplext system. Vi vet att gamla fördelarens centrifugalvikter- och vakuumstyrningsmekanism kunde styra tändningspunkten, relativt till motorhastighet och belastning. Vi vet också att vakuum i insugningsröret kan styra EGR-flöde. Att integrera sådana oberoende system i en dator, ger snabbare och mer precis reglering av dessa system och tillåter datorn att beräkna effekten av att ändra flera variabla faktorer samtidigt.
En nackdel med starkt integrerade och komplexa system kan vara att hitta felorsak då något är fel. Information från givarna kan misstolkas pga överlappningseffekten mellan systemen. Till ex. en luftläcka, luft till motorn som inte mäts, ger förmodligen en felkod från datorn som refererar till lambdasonden. Vad som hänt är att luftläckan ger mer luft in till förbränningen än väntat. Detta resulterar i mager blandning. Lambdasonden sänder information till datorn som inte kan kompensera för den ökade syrehalten. Datorn tror att det är fel på sonden och lagrar felkoden för lambdasonden.

Standarden kräver att diagnoskontakten för kommunikation med fordonsdatorn, skall vara placerad i passagerar- utrymmet nära ratten. Normalt sitter kontakten under instrumentpanelen eller mittkonsolen. Kontakten är standardiserad och har skall alltså vara av samma typ oavsett bilfabrikat. Däremot kan det skilja på vilka kontaktstift som använts i kontakten. Detta beror på att standarden godkänner fyra olika typer av kommunikationsprotokoll. Ett protokoll kan sägas vara det ”språk” som skall användas vid ”samtal” med fordonsdatorn. Att amerikanska SAE standarden fått godta flera protokolltyper, är naturligtvis influens från de tre stora, GM, Ford och Chrysler. Dessa hade valt kommunikationsprotokoll för sina system innan standarden OBD2 fastställdes.
Europeiska och asiatiska bilar använder, med några få undantag, ISO-protokoll (ISO 9141-2).

Förutom miljöaspekterna, så ger den  bilstandardisering som OBD2 och EOBD innebär, nya möjligheter för bilentusiaster , "gör det självare” och inte märkesanknutna fristående bilverkstäder.
För att kunna läsa data från fordonsdatorn behövs endast en kommunikationssnittomvandlare, mellan bilens kontakt och en vanlig portabel persondator (PC). Sen behöver man naturligtvis veta vad man läser. Men det finns idag program tillgängliga som gör att man inte behöver vara datakunnig, för att läsa felkoder och mätvärden från fordonsdatorn.

EU, Guidelines; EC70/220, EC98/69, EC99/102, ECE R83.
SAE, Society of Automotive Engineers.
ISO, International Standard Organization.