陳旭健　鐘遠銘　賴先濤

摘 要：面對日益嚴峻的汽車排放污染物對生態(tài)環(huán)境造成的影響，環(huán)境保護部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布GB18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》，即國六排放法規(guī)，于2020年7月1日起實施。OBD系統(tǒng)是汽車用于排放控制系統(tǒng)監(jiān)測的車載診斷系統(tǒng)，PVE測試作為OBD系統(tǒng)的校驗，是確保汽車排放污染物被監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)。本文基于對進氣溫度壓力傳感器的PVE測試，研究其測試的流程及方法。

關(guān)鍵詞：汽車排放 OBD系統(tǒng) PVE測試 進氣溫度壓力傳感器

Test method of PVE J2 based on TMAP sensor

Chen Xujian Zhong Yuanming Lai Xiantao

Abstract： Facing the increasingly severe impact of automobile pollutants on the ecological environment， the Ministry of Ecology & Environment and the General Administration of Quality Supervision， Inspection and Quarantine of the People's Republic of China jointly issued GB18352.6-2016 " Limits and Measurement Methods for emissions from light-duty vehicles （China 6） "， the National VI emission regulations， which has been implemented on July 1， 2020. The OBD system is an on-board diagnostic system used for vehicle emission control system monitoring. As a verification of the OBD system， the PVE test is an important link to ensure that vehicle emission pollutants are monitored. Based on the PVE test of the TMAP（intake air temperature and pressure） sensor， this paper studies its testing process and method.

Key words：Emissions of light-duty vehicles， OBD system， PVE test， TMAP sensor

1 前言

OBD，On Board Diagnostic，汽車用于排放控制系統(tǒng)監(jiān)測的車載診斷系統(tǒng)。當(dāng)與排放相關(guān)的任何部件發(fā)生故障時，OBD系統(tǒng)的監(jiān)測應(yīng)顯示出現(xiàn)了故障，將相應(yīng)的故障代碼存入車載電腦，并點亮故障指示燈（MIL），車輛駕駛員能夠通過一個標(biāo)準的診斷系統(tǒng)識別故障代碼[1]。

PVE，Production Vehicle Evaluation，量產(chǎn)車輛評估測試，是OBD系統(tǒng)的功能性項目試驗里的重要內(nèi)容，是企業(yè)生產(chǎn)一致性工作的組成部分[2]。

2 PVE測試的內(nèi)容

其主要包含以下的測試內(nèi)容：

JA7.1 （簡稱J1）標(biāo)準化驗證：

車輛滿足有關(guān)SAE J1978掃描工具與要求的排放相關(guān)信息之間正確通訊;數(shù)據(jù)流中的每個數(shù)據(jù)流定義與SAE J1979一致，就緒狀態(tài)、MIL命令狀態(tài)、CAL ID、CVN、VIN、ECU名稱的規(guī)范輸出;與排放相關(guān)的故障碼（永久故障碼、確認故障碼及未決故障碼）應(yīng)與SAE J1979及GB18352.6要求一致;車輛應(yīng)能響應(yīng)SAE J1978掃描工具的請求，清除排放相關(guān)的故障碼、重置就緒狀態(tài)等。

JA7.2 （簡稱J2）監(jiān)測要求驗證：

驗證OBD系統(tǒng)監(jiān)測條件滿足每一個診斷要求時，OBD系統(tǒng)應(yīng)檢測到故障、點亮MIL并存儲確認和永久故障碼（排放中性診斷除外）;不點亮MIL的診斷作為其他診斷的使能條件時，在檢測到故障后，不會影響OBD系統(tǒng)其他診斷功能的故障檢測能力;對于車輛所安裝的系統(tǒng)，應(yīng)驗證用于確定實際監(jiān)測頻率的分子計數(shù)器和分母計數(shù)器能夠按要求正確增加。

JA7.3 （簡稱J3）在用監(jiān)測性能驗證：

車輛開始正常生產(chǎn)后12個月內(nèi)，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)按要求收集在用監(jiān)測性能數(shù)據(jù)（IUPR）并報告，主要驗證SAE J1979中包含的所有在用監(jiān)測性能追蹤數(shù)據(jù)（如分子計數(shù)器、分母計數(shù)器和點火循環(huán)計數(shù)器）、生產(chǎn)企業(yè)、車型、測試組，收集數(shù)據(jù)日期、里程表讀數(shù)、車輛識別碼和軟件標(biāo)定識別碼;提交關(guān)于取樣方法、取樣試驗車數(shù)量及報告格式的計劃[1]。

本文主要介紹進氣溫度壓力傳感器相關(guān)的故障碼J2測試方法。

3 進氣溫度壓力傳感器功能及特性

進氣溫度壓力傳感器是一種集成采集溫度和壓力信號的傳感器，安裝在發(fā)動機進氣歧管上，本質(zhì)上是進氣壓力傳感器和進氣溫度傳感器，其采集的信號分別輸出。通過功能的集成，產(chǎn)品外殼、電路板等子部件的共用，減少車輛端對應(yīng)的線束和插接件的數(shù)量，可以降低零件的生產(chǎn)成本。此外，在發(fā)動機研發(fā)標(biāo)定階段，單一布置點可減少選點匹配的試驗，縮短研發(fā)試驗周期。

以BOSCH生產(chǎn)的零件為例，其外形結(jié)構(gòu)，如圖1：

零件為4 PIN輸出，其針腳定義，如圖2：

第1～4 PIN針腳輸出定義分別是：接地（負極）、溫度信號輸出、傳感器供電（正極）、壓力信號輸出。其供電電壓為5V，是一個典型的以發(fā)動機控制模塊（ECM）供電的電噴零部件。

零件的壓力特性輸出，如圖3：

通過壓力輸出特性線及公式，可以計算壓力與輸出電壓信號的數(shù)值。

零件的溫度特性輸出，如表1：

不同溫度下熱敏電阻的阻值發(fā)生改變，加載在電阻兩端的并聯(lián)電路的電壓也發(fā)生變化，進氣溫度越高，電阻越小，其輸出電壓越小。

4 故障碼的診斷邏輯

通過查詢在型式認證系統(tǒng)中提交的故障碼（DTC）完整的 summary table，即OBD系統(tǒng)監(jiān)測的排放控制系統(tǒng)信息，其包括排放控制系統(tǒng)各個監(jiān)測部件或系統(tǒng)的下列信息：對應(yīng)的故障碼、監(jiān)測方法或故障程序主要故障監(jiān)測參數(shù)及其輸出信號類型、用來評估主要參數(shù)輸出信號的故障閾值、進行故障監(jiān)測必要的次級參數(shù)和工況、監(jiān)測時長和檢查頻率、存儲故障代碼的標(biāo)準、點亮故障指示燈的標(biāo)準、確定數(shù)值超范圍和輸入部件合理性故障監(jiān)測的標(biāo)準傳感器的故障診斷。

該傳感器的診斷包含以下故障碼，如表2。其中，有關(guān)溫度的故障診斷6個，有關(guān)壓力的故障診斷5個。

結(jié)合summary table，故障碼可分成以下幾個類別：

第一類，電壓類診斷。該類診斷報碼邏輯較簡單，在合適的駕駛工況，使用外部設(shè)備改變其電壓值超過設(shè)定的閾值，可實現(xiàn)報碼。故障碼有：P0112 00，P0113 00，P0107 00，P0108 00，P1200 00，P1201 00。

第二類，合理性診斷。該類診斷報碼邏輯較復(fù)雜，需要在合適的駕駛工況，使用外部設(shè)備改變其信號大小，使其信號偏離該工況下本應(yīng)輸出的值，進而可實現(xiàn)報碼。故障碼有：P0114 00，P0111 26，P00CE 24，P00CE 23，P0106 2A。

5 傳感器的PVE J2測試

5.1 試驗準備

測試車輛：正式批產(chǎn)下線的車，要求發(fā)動機系統(tǒng)排放相關(guān)的零部件均為正式批產(chǎn)狀態(tài)，及ECM的標(biāo)定軟件數(shù)據(jù)為批產(chǎn)狀態(tài)。

測試設(shè)備：筆記本電腦，DIAGRA D軟件，OBD連接設(shè)備Cardaq plus3，函數(shù)發(fā)生器TOE7761，ECM的BOB分線盒。將設(shè)備連接至車上，如圖4。

其他事項：車輛需辦理臨時牌照、保險等合法上路手續(xù)，人員稀少的試驗道路，如無法滿足以上條件，則需協(xié)調(diào)耐久轉(zhuǎn)轂一個，將車輛固定于轉(zhuǎn)轂上。

5.2 測試開始

對于第一類電壓類診斷的故障碼：以P0112 00進氣溫度傳感器電路電壓過低為例，其報碼條件如表3：

其報碼條件為：進氣溫度傳感器信號電壓<0.1V，持續(xù)時間>1s。結(jié)合ECM線束原理圖，找到傳感器2# PIN對應(yīng)的BOB分線盒的針腳位置（67號）。

初次故障檢測循環(huán)：連接相關(guān)測試設(shè)備，在DIAGRA D軟件里點擊mode4重置各ECU的診斷就緒及清除故障碼，用外接線束將67號針腳接到車身地（即整車負極），車輛鑰匙打為ON狀態(tài)，開始記錄測量文件。啟動車輛發(fā)動機，進行一次初次故障檢測的循環(huán)，當(dāng)DIAGRA D軟件mode7模式里報出故障P0112 00后，讀取并記錄故障內(nèi)存信息。將發(fā)動機熄火，鑰匙重新打到ON檔，保存測試文件（log）。

故障確認循環(huán)：車輛鑰匙打為ON狀態(tài)，開始記錄測量文件。啟動車輛發(fā)動機，進行再次故障檢測的循環(huán)，當(dāng)DIAGRA D軟件mode3模式里報出故障P0112 00，并且觀察車輛儀表， MIL燈亮起，讀取并記錄故障內(nèi)存信息。將發(fā)動機熄火，鑰匙重新打到ON檔，觀察DIAGRA D軟件modeA模式有故障碼存在后，保存測試文件。

以上兩個測試循環(huán)為完整的測試循環(huán)。測試完成后，將外接線束拆除，并進行3個無故障循環(huán)的運行（目的是讓MIL燈自然熄滅，且mode A故障碼自然消除）。隨后，用mode 4清除ECU的mode 3故障碼，為下一個故障碼的測試做好準備。

對于第二類合理性診斷的故障碼：以P0106 2A進氣壓力傳感器信號值異常無波動故障為例，其報碼條件如表4：

分析其報碼的工況：檢測到的歧管進氣壓力值的波動小于5kPa。車輛要滿足以下行駛工況：啟動時，水溫要大于-8℃或者水溫大于30℃持續(xù)運行100s以上的時間，并且要同時滿足發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于2000轉(zhuǎn)、節(jié)氣門開度小于14.99%其運行時間為1s以上，發(fā)動機轉(zhuǎn)速小于2000轉(zhuǎn)、節(jié)氣門開度大于14.99%其運行時間為1s以上。

結(jié)合上述分析的工況，該故障碼的測試準備：

A、查找ECM線束原理圖，找到傳感器4# PIN對應(yīng)的BOB分線盒的針腳位置（94號），啟動發(fā)動機，在mode 1里查找觀測怠速工況下，進氣歧管的壓力值，為34kPa。通過圖3壓力輸出特性圖及計算公式，算出此時壓力輸出電壓值為1.37V（或通過使用萬用表測量輸出電壓），標(biāo)記該電壓值。

B、鑰匙打到OFF，熄滅發(fā)動機，等待30s ECM完全掉電后，拔開分線盒94號針腳，將函數(shù)發(fā)生器TOE7761正極通過線束接入94號（ECM端），負極接入傳感器負極1#PIN對應(yīng)的分線盒124號針腳。打開TOE7761，調(diào)節(jié)輸出一個穩(wěn)壓的1.37V直流電壓。

C、mode 1觀察此刻發(fā)動機水溫。

初次故障檢測循環(huán)：點擊mode4重置各ECU的診斷就緒及清除故障碼，車輛鑰匙打為ON狀態(tài)，開始記錄測量文件。啟動車輛發(fā)動機，將車行駛至下坡的道路，此時通過油門踏板控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于2000轉(zhuǎn)、節(jié)氣門開度小于14.99%;將車行駛至上坡的道路，控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速小于2000轉(zhuǎn)、節(jié)氣門開度大于14.99%。如車輛在轉(zhuǎn)轂上測試，可以通過控制臺調(diào)整轉(zhuǎn)轂阻力的方式去模擬上下坡的工況。以上工況覆蓋后，觀察mode 7報出對應(yīng)故障碼后，讀取并記錄故障內(nèi)存信息。將車輛?？吭诎踩恢?，發(fā)動機熄火，鑰匙重新打到ON檔，保存測試文件。

故障確認循環(huán)操作方式同上述。保存測量文件后，即完成該故障碼的測試。

6 結(jié)束語

我國國六排放法規(guī)堪稱“史上最嚴排放法規(guī)”，相較于國五排放法規(guī)，PVE測試是新增的內(nèi)容，納入了企業(yè)車型年度一致性檢查工作，對測試及報告主管部門的時間做出了詳細的要求。因此，PVE測試成為車型一致性檢查的重要工作。本文通過介紹了PVE的測試內(nèi)容，進氣溫度壓力傳感器的工作原理及參數(shù)輸出，傳感器的診斷故障碼列表及邏輯解析，選出2個典型的故障碼按正確的流程進行J2測試，得到對應(yīng)的測試結(jié)果?；诖耍偨Y(jié)展示了PVE J2測試方法及流程。

參考文獻：

[1]環(huán)境保護局，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）[S]. 北京：中國環(huán)境出版社，2016.

[2]生態(tài)環(huán)境部機動車排污監(jiān)控中心，2018年12月版. 輕型車國六標(biāo)準實施細則（試行）.