Définition de l’OBD

L’ « On Board Diagnostic » est un système électronique qui détecte les défauts et pannes liés aux émissions de gaz d’échappement dans les véhicules légers, les utilitaires et les poids lourds qui fonctionnent avec un moteur à combustion interne. Ces moteurs produisent des émissions nocives telles que les HC, les CO, les NOx et les suies. La quantité émise de ces gaz est régulée dans de nombreux pays (cf carte des régulations d’émissions). Afin de satisfaire ces régulations, des systèmes de contrôle complexes et des systèmes d filtration sont utilisés par les constructeurs. Ces systèmes et leurs composants doivent être surveillés pour assurer leur bon fonctionnement et c’est l’OBD qui assure cette surveillance.

Les régulations OBD nécessitent que tous les sous-systèmes et composants qui ont un impact sur les émissions et qui sont connectés au calculateur moteur (ECU pour Engine Control Unit) doivent être surveillés et diagnostiqués. Les composants sont divisés en deux catégories :

• Capteurs : capteur 02, capteurs de température, capteurs de pression, …
• Actuateurs : injecteurs, bobines d’allumage, papillon, phaseurs d’arbre à cames, …

D’un point de vue système, plusieurs sous-systèmes doivent être surveillés de sorte que si une défaillance d’un sous-système entraine une certaine augmentation des émissions polluantes, elle soit détectée. Des exemples de sous-systèmes sont donnés ci-dessous :

• Système d’injection
• Système d’allumage
• Système de post-traitement
• Système de purge de l’absorbeur de vapeurs de carburant

L’image suivant donne une vue d’ensemble d’un système de gestion du moteur complet, avec tous les composants impliqués reliés au calculateur moteur.

La régulation requiert seulement un diagnostic sur les composants qui ont un impact direct sur les émissions de polluants. Cependant, les défaillances de composants qui entraînent une dégradation du système de diagnostic OBD doivent aussi être détectées.

Par exemple, la défaillance d’un capteur de vitesse véhicule n’a pas d’impact direct sur les émissions. Le capteur est en effet utilisé par l’ECU pour optimiser certaines fonctions d’agrément. Cependant, ce capteur est aussi utilisé par l’ECU pour déclencher un algorithme appelé « détection de route difficile ». Et cet algorithme est utilisé lors de la détection des ratés de combustion. Donc si le capteur a un défaut, l’algorithme de détection de route difficile ne peut pas être déclenché, ce qui inhibe la détection de ratés de combustion. Dans ce cas, la défaillance du capteur peut avoir une conséquence indirecte sur les émissions car la détection de ratés de combustion est utilisée pour limiter les émissions de HC dues au carburant non brûlé.

Les progrès dans le domaine de l’électronique rendent possible le diagnostic de la plupart des capteurs et actuateurs connectés au calculateur moteur. Un calculateur actuel monté sur un moteur essence 4 cylindres à injection directe utilise plus de 25 capteurs et entre 30 et 35 actuateurs. Dans un futur proche, les calculateurs intégreront 50% de capteurs et actuateurs en plus.

Tous ces composants doivent être diagnostiqués électriquement, certains d’entre eux contre les défaillances fonctionnelles. De plus, les systèmes « drive-by-wire » (pilotés uniquement électriquement), comme le papillon de gaz, nécessitent un diagnostic optimisé pour des raisons sécuritaires, pour éviter par exemple une accélération involontaire. Même si ce type de diagnostic n’est pas lié aux diagnostics OBD réglementaires, il fait partie des fonctions OBD et de leurs algorithmes.

Au total, dans un ECU récent, 40% du code est lié au diagnostic. Un ECU gère environ 9000 à 12000 paramètres et cartographies de calibration, ce qui signifie qu’environ 3500 à 4500 paramètres diagnostics sont calibrés dans chaque véhicule. Ces chiffres soulignent l’importance des systèmes OBD actuels.

Demandes légales de l’OBD

OBD II et EOBD

OBD II correspond à la demande légale aux USA depuis 1997 alors qu’EOBD correspond la demande légale en Europe depuis 2000.

Un résumé des points importants des deux normes est listé ci-dessous :

• Détection des défaillances électriques des composants liés aux émissions de polluants
• Détection des défaillances de plausibilité des composants liés aux émissions de polluants
• Défaillances des actuateurs
• Détection de la dégradation des composants et sous-systèmes liés aux émissions de polluants
  • Convertisseur Catalytique (HC, CO et NOx)
  • Capteurs O2
  • Filtres à particules (En Europe)
  • Systèmes d’injection
  • Détection des ratés de combustion
  • Système d’évaporation, détection des fuites (Aux USA)
  • Système d’évaporation, diagnostic électrique (En Europe)
  • Ventilation du carter moteur (Aux USA)
  • Perte de liquide de climatisation
  • Système d’air secondaire (Aux USA)
  • Thermostat (Aux USA)

Critères de défaillance, allumage de la MIL, modes dégradés

En cas de défaillance d’un des éléments cités ci-dessus, les étapes suivantes doivent être suivies :

Priorité haute pour les défaillances qui peuvent dégrader le moteur ou créer un risque sécuritaire pour le conducteur et qui nécessitent un mode dégradé : Défaillances de type A

Actions :

• Allumage de la MIL (Malfunction Indicator Light) immédiat à la détection de la défaillance
• Mode dégradé, par exemple limitation de la vitesse ou de la charge, position par défaut d’actuateurs, …

Une destruction du catalyseur, un défaut des bobines d’allumage, ou un défaut sur le papillon des gaz sont des exemples de défaillances de type A.

Priorité plus basse pour des défaillances qui causent un dépassement des seuils de polluants OBD II et EOBD : Défaillances de type B

Actions :

• Allumage de la MIL après ou pendant le deuxième cycle de détection durant lequel le défaut a été remonté.
• Un mode dégradé peut être introduit si possible. Par exemple, en cas de défaillance du capteur de température d’eau, la température d’huile ou un modèle de température d’eau peuvent être utilisés.

Seuils de détection pour la norme OBD II

L’OBD aux USA est défini par des limites de détection en pourcentage des limites d’émissions. Donc plus les limites d’émissions sont basses, plus les limites de détection OBD sont basses, ce qui implique d’utiliser des algorithmes de détection robustes. Le système doit être capable de détecter des déviations de plus en plus faibles tout en s’assurant de ne pas faire de fausses détections, ce qui entrainerait une mauvaise perception de la qualité du véhicule par le conducteur.

La définition de la détection OBD II de défaillances est présentée dans le diagramme suivant :

Si la défaillance d’un composant ou d’un système entraîne une augmentation des émissions de polluants du véhicule au-delà des limites OBD II, alors la MIL doit être allumée.

Pendant le processus de certification, les autorités légales peuvent demander une démonstration de la détection de défaillance ou de dégradation de certains composants. Pendant la démonstration, le constructeur doit prouver que la MIL s’allume avant que les limites d’émissions OBD II soient dépassées.

Seuils de détection pour la norme EOBD

La législation EOBD est définie par des limites de détection absolues. Comparativement aux normes Américaines, l’intention des normes EOBD est de robustifier la détection des défaillances, parce que les limites d’émissions EOBD sont en général plus élevées que les limites aux États-Unis. L’impact négatif de cela est qu’une plus grande tolérance est accordée aux composants et sous-systèmes avant qu’une défaillance soit détectée.

Néanmoins, la législation Euro 6 OBD va abaisser les limites d’émissions EOBD, d’où la définition d’une partie «défectuosité».

La définition de la détection EOBD de défaillances est décrite dans le schéma suivant :

Le même processus de certification que pour OBD II s’applique.

Allumage de la MIL et effacement de la panne

La MIL, une fois qu’elle a été activée, peut-être éteinte dans les cas suivants :

• Après le 3ème cycle de conduite consécutif sans détection de défaillance
• Après une manipulation spéciale faite dans un garage

La défaillance qui est stockée dans l’ECU (« Freeze frame ») peut être effacée après :

• 40 cycles de conduite sans nouvelle panne
• Une manipulation spéciale faite dans un garage

L’avis de Romain :

L’OBD devient de plus en plus important et de plus en plus difficile à satisfaire. Pensez-vous qu’il existe des contrôles pour les véhicules qui sont en usage depuis quelques années? Est-ce que la législation OBD va être appliquée dans les pays émergents dans la même mesure que dans les pays développés?