陈旭健 钟远铭 赖先涛
摘 要：面对日益严峻的汽车排放污染物对生态环境造成的影响，环境保护部、国家质量监督检验检疫總局联合发布GB18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》，即国六排放法规，于2020年7月1日起实施。OBD系统是汽车用于排放控制系统监测的车载诊断系统，PVE测试作为OBD系统的校验，是确保汽车排放污染物被监控的重要环节。本文基于对进气温度压力传感器的PVE测试，研究其测试的流程及方法。
关键词：汽车排放 OBD系统 PVE测试 进气温度压力传感器
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，汽车用于排放控制系统监测的车载诊断系统。当与排放相关的任何部件发生故障时，OBD系统的监测应显示出现了故障，将相应的故障代码存入车载电脑，并点亮故障指示灯（MIL），车辆驾驶员能够通过一个标准的诊断系统识别故障代码[1]。
PVE，Production Vehicle Evaluation，量产车辆评估测试，是OBD系统的功能性项目试验里的重要内容，是企业生产一致性工作的组成部分[2]。
2 PVE测试的内容
其主要包含以下的测试内容：
JA7.1 （简称J1）标准化验证：
车辆满足有关SAE J1978扫描工具与要求的排放相关信息之间正确通讯;数据流中的每个数据流定义与SAE J1979一致，就绪状态、MIL命令状态、CAL ID、CVN、VIN、ECU名称的规范输出;与排放相关的故障码（永久故障码、确认故障码及未决故障码）应与SAE J1979及GB18352.6要求一致;车辆应能响应SAE J1978扫描工具的请求，清除排放相关的故障码、重置就绪状态等。
JA7.2 （简称J2）监测要求验证：
验证OBD系统监测条件满足每一个诊断要求时，OBD系统应检测到故障、点亮MIL并存储确认和永久故障码（排放中性诊断除外）;不点亮MIL的诊断作为其他诊断的使能条件时，在检测到故障后，不会影响OBD系统其他诊断功能的故障检测能力;对于车辆所安装的系统，应验证用于确定实际监测频率的分子计数器和分母计数器能够按要求正确增加。
JA7.3 （简称J3）在用监测性能验证：
车辆开始正常生产后12个月内，生产企业应按要求收集在用监测性能数据（IUPR）并报告，主要验证SAE J1979中包含的所有在用监测性能追踪数据（如分子计数器、分母计数器和点火循环计数器）、生产企业、车型、测试组，收集数据日期、里程表读数、车辆识别码和软件标定识别码;提交关于取样方法、取样试验车数量及报告格式的计划[1]。
本文主要介绍进气温度压力传感器相关的故障码J2测试方法。
3 进气温度压力传感器功能及特性
进气温度压力传感器是一种集成采集温度和压力信号的传感器，安装在发动机进气歧管上，本质上是进气压力传感器和进气温度传感器，其采集的信号分别输出。通过功能的集成，产品外壳、电路板等子部件的共用，减少车辆端对应的线束和插接件的数量，可以降低零件的生产成本。此外，在发动机研发标定阶段，单一布置点可减少选点匹配的试验，缩短研发试验周期。
以BOSCH生产的零件为例，其外形结构，如图1：
零件为4 PIN输出，其针脚定义，如图2：
第1～4 PIN针脚输出定义分别是：接地（负极）、温度信号输出、传感器供电（正极）、压力信号输出。其供电电压为5V，是一个典型的以发动机控制模块（ECM）供电的电喷零部件。
零件的压力特性输出，如图3：
通过压力输出特性线及公式，可以计算压力与输出电压信号的数值。
零件的温度特性输出，如表1：
不同温度下热敏电阻的阻值发生改变，加载在电阻两端的并联电路的电压也发生变化，进气温度越高，电阻越小，其输出电压越小。
4 故障码的诊断逻辑
通过查询在型式认证系统中提交的故障码（DTC）完整的 summary table，即OBD系统监测的排放控制系统信息，其包括排放控制系统各个监测部件或系统的下列信息：对应的故障码、监测方法或故障程序主要故障监测参数及其输出信号类型、用来评估主要参数输出信号的故障阈值、进行故障监测必要的次级参数和工况、监测时长和检查频率、存储故障代码的标准、点亮故障指示灯的标准、确定数值超范围和输入部件合理性故障监测的标准传感器的故障诊断。
该传感器的诊断包含以下故障码，如表2。其中，有关温度的故障诊断6个，有关压力的故障诊断5个。
结合summary table，故障码可分成以下几个类别：
第一类，电压类诊断。该类诊断报码逻辑较简单，在合适的驾驶工况，使用外部设备改变其电压值超过设定的阈值，可实现报码。故障码有：P0112 00，P0113 00，P0107 00，P0108 00，P1200 00，P1201 00。
第二类，合理性诊断。该类诊断报码逻辑较复杂，需要在合适的驾驶工况，使用外部设备改变其信号大小，使其信号偏离该工况下本应输出的值，进而可实现报码。故障码有：P0114 00，P0111 26，P00CE 24，P00CE 23，P0106 2A。
5 传感器的PVE J2测试
5.1 试验准备
测试车辆：正式批产下线的车，要求发动机系统排放相关的零部件均为正式批产状态，及ECM的标定软件数据为批产状态。
测试设备：笔记本电脑，DIAGRA D软件，OBD连接设备Cardaq plus3，函数发生器TOE7761，ECM的BOB分线盒。将设备连接至车上，如图4。
其他事项：车辆需办理临时牌照、保险等合法上路手续，人员稀少的试验道路，如无法满足以上条件，则需协调耐久转毂一个，将车辆固定于转毂上。
5.2 测试开始
对于第一类电压类诊断的故障码：以P0112 00进气温度传感器电路电压过低为例，其报码条件如表3：
其报码条件为：进气温度传感器信号电压<0.1V，持续时间>1s。结合ECM线束原理图，找到传感器2# PIN对应的BOB分线盒的针脚位置（67号）。
初次故障检测循环：连接相关测试设备，在DIAGRA D软件里点击mode4重置各ECU的诊断就绪及清除故障码，用外接线束将67号针脚接到车身地（即整车负极），车辆钥匙打为ON状态，开始记录测量文件。启动车辆发动机，进行一次初次故障检测的循环，当DIAGRA D软件mode7模式里报出故障P0112 00后，读取并记录故障内存信息。将发动机熄火，钥匙重新打到ON档，保存测试文件（log）。
故障确认循环：车辆钥匙打为ON状态，开始记录测量文件。启动车辆发动机，进行再次故障检测的循环，当DIAGRA D软件mode3模式里报出故障P0112 00，并且观察车辆仪表， MIL灯亮起，读取并记录故障内存信息。将发动机熄火，钥匙重新打到ON档，观察DIAGRA D软件modeA模式有故障码存在后，保存测试文件。
以上两个测试循环为完整的测试循环。测试完成后，将外接线束拆除，并进行3个无故障循环的运行（目的是让MIL灯自然熄灭，且mode A故障码自然消除）。随后，用mode 4清除ECU的mode 3故障码，为下一个故障码的测试做好准备。
对于第二类合理性诊断的故障码：以P0106 2A进气压力传感器信号值异常无波动故障为例，其报码条件如表4：
分析其报码的工况：检测到的歧管进气压力值的波动小于5kPa。车辆要满足以下行驶工况：启动时，水温要大于-8℃或者水温大于30℃持续运行100s以上的时间，并且要同时满足发动机转速大于2000转、节气门开度小于14.99%其运行时间为1s以上，发动机转速小于2000转、节气门开度大于14.99%其运行时间为1s以上。
结合上述分析的工况，该故障码的测试准备：
A、查找ECM线束原理图，找到传感器4# PIN對应的BOB分线盒的针脚位置（94号），启动发动机，在mode 1里查找观测怠速工况下，进气歧管的压力值，为34kPa。通过图3压力输出特性图及计算公式，算出此时压力输出电压值为1.37V（或通过使用万用表测量输出电压），标记该电压值。
B、钥匙打到OFF，熄灭发动机，等待30s ECM完全掉电后，拔开分线盒94号针脚，将函数发生器TOE7761正极通过线束接入94号（ECM端），负极接入传感器负极1#PIN对应的分线盒124号针脚。打开TOE7761，调节输出一个稳压的1.37V直流电压。
C、mode 1观察此刻发动机水温。
初次故障检测循环：点击mode4重置各ECU的诊断就绪及清除故障码，车辆钥匙打为ON状态，开始记录测量文件。启动车辆发动机，将车行驶至下坡的道路，此时通过油门踏板控制发动机转速大于2000转、节气门开度小于14.99%;将车行驶至上坡的道路，控制发动机转速小于2000转、节气门开度大于14.99%。如车辆在转毂上测试，可以通过控制台调整转毂阻力的方式去模拟上下坡的工况。以上工况覆盖后，观察mode 7报出对应故障码后，读取并记录故障内存信息。将车辆停靠在安全位置，发动机熄火，钥匙重新打到ON档，保存测试文件。
故障确认循环操作方式同上述。保存测量文件后，即完成该故障码的测试。
6 结束语
我国国六排放法规堪称“史上最严排放法规”，相较于国五排放法规，PVE测试是新增的内容，纳入了企业车型年度一致性检查工作，对测试及报告主管部门的时间做出了详细的要求。因此，PVE测试成为车型一致性检查的重要工作。本文通过介绍了PVE的测试内容，进气温度压力传感器的工作原理及参数输出，传感器的诊断故障码列表及逻辑解析，选出2个典型的故障码按正确的流程进行J2测试，得到对应的测试结果。基于此，总结展示了PVE J2测试方法及流程。
参考文献：
[1]环境保护局，国家质量监督检验检疫总局. GB18352.6-2016 轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）[S]. 北京：中国环境出版社，2016.
[2]生态环境部机动车排污监控中心，2018年12月版. 轻型车国六标准实施细则（试行）.
