某車型自動變速器相關(guān)國六OBD診斷測試研究

葛玉霞 王量

摘 要：文章通過以某車型自動變速器相關(guān)國六的OBD診斷測試為研究案例，根據(jù)國六標(biāo)準新增的OBD系統(tǒng)認證要求，對變速器相關(guān)所有的OBD故障碼進行分析，通過對各類故障模擬方法研究，制定了測試方案，并經(jīng)過車輛的測試，驗證了測試方案的可行性。

關(guān)鍵詞：自動變速器;國六OBD;故障診斷測試

中圖分類號：U463.22+1.2 ?文獻標(biāo)識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）20-115-03

Abstract： In this paper， by taking the OBD diagnostic test of the China six related To a certain type of automatic transmission as a research case， according to the OBD system certification requirements newly added to the China six standard， analyzed all OBD fault codes related to the transmission， and studied various fault simulation methods. Developed a test plan and tested the vehicle to verify the feasibility of the test plan.

Keywords： Automatic transmission; China six OBD; Fault diagnosis test

CLC NO.： U463.22+1.2 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）20-115-03

前言

隨著輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）的發(fā)布和實施（下文中簡稱國六），其對自動變速器的車載診斷（OBD）系統(tǒng)有了更多的要求，自動變速器相應(yīng)OBD系統(tǒng)的升級和相關(guān)的測試驗證成為車輛開發(fā)中必不可少的內(nèi)容。

本文主要以某車型自動變速器相關(guān)國六OBD診斷測試為研究案例，對其自動變速器的故障碼進行分類，通過各類故障模擬方法的研究，制定測試方案，并經(jīng)過車輛的測試，驗證了測試方案的可行性。

1 國六法規(guī)的要求分析

某車型定義的是6速自動變速器，按照國六B的目標(biāo)開發(fā)。

經(jīng)過分析國六升級的重點內(nèi)容有以下兩點：

1）國六完善了對自動變速器車載診斷（OBD）系統(tǒng)的要求，和發(fā)動機管理系統(tǒng)一樣需要滿足UDS診斷的服務(wù)。需要能夠及時檢測出故障，并在車載電腦的存儲器中存儲該故障的未決故障代碼，或者確認故障代碼，并且按要求點亮MIL燈。

2）國六完善了對自動變速器車載診斷（OBD）系統(tǒng)的測試要求，量產(chǎn)后需要全面評估診斷系統(tǒng)的一致性。要求對量產(chǎn)車輛 OBD 系統(tǒng)進行全面評估，對國六中要求的每個診斷碼進行 PVE 驗證測試。

2 故障分類

對于汽油車來說，根據(jù)國六OBDⅡ的最新法規(guī)要求，需要對排放相關(guān)的傳感器或執(zhí)行器可能出現(xiàn)的短路、斷路以及輸入輸出參數(shù)合理性等情況進行監(jiān)測，因此，自動變速器的傳感器和執(zhí)行器也屬于監(jiān)控的范圍。根據(jù)開發(fā)要求，對此車型的自動變速器的故障進行定義。

首先需要進行輸入部件和輸出部件的定義。

根據(jù)國六法規(guī)要求，只要該部件直接或間接地向車載電腦提供輸入或者接收其指令，且故障能導(dǎo)致排放超過OBD閾值或?qū)儆谄渌O(jiān)測系統(tǒng)診斷測量的一部分，就應(yīng)該定義為輸入部件和輸出部件。根據(jù)硬件的狀態(tài)，本車型的檔位開關(guān)、油溫傳感器、輸入輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器屬于輸入類部件，換擋電磁閥、壓力控制電磁閥、離合器電磁閥屬于輸出類部件。

輸入部件和輸出部件分類完成后，則需要對故障碼進行分類。

輸入部件等傳感器是控制單元的輸入裝置，它能實時測量汽車各種工況的信息數(shù)據(jù)并輸入到控制單元，控制單元則根據(jù)其內(nèi)部存儲的傳感器信號范圍，由診斷軟件來判別信號是否正常。一般分為電路故障、合理性故障兩類故障。

當(dāng)輸出部件對控制器指令沒有做出合理的功能性響應(yīng)時，根據(jù)法規(guī)要求，OBD系統(tǒng)應(yīng)檢測出輸出部件的故障。如果功能性檢查不可行，OBD系統(tǒng)應(yīng)檢測出電路不連續(xù)等電路故障，所以輸出部件的故障也主要分為電路故障和功能性故障兩類。

其中電路故障又可以分為超上限范圍、超下限范圍以及線路無信號等故障;合理性功能性故障診斷在可行的情況下，應(yīng)檢驗出不合理的高或不合理的低以及合理功能的不響應(yīng)。

3 故障模擬方法研究和制定

上文中已經(jīng)將故障碼進行了分類，現(xiàn)在需要植入故障，以便于進行PVE測試。因為OBDⅡ要求每個點亮MIL燈的OBD故障碼都應(yīng)該被驗證，而且標(biāo)準還明確規(guī)定植入故障只能使用硬件的方法，不能使用修改標(biāo)定的方法。那么如何植入故障，將是自動變速器國六診斷測試的重點。

通過對輸入輸出部件以及故障的匯總，可以發(fā)現(xiàn)兩者都有電路故障，合理性功能性故障。對于電路故障的模擬相對來說比較簡單，超上限范圍一般就是信號線的電壓過高造成的，可以通過對高電壓短接或者對電源短路來實現(xiàn);超下限范圍一般就是信號線的電壓過低造成的，可以通過將信號線斷路或者對地短接來模擬;電路無信號一般可以通過將信號線斷開來模擬實現(xiàn)。本文中提到的電路故障，均可以通過上述方法來模擬。在本文的測試過程中發(fā)現(xiàn)，對于接線方式只有信號線和地線的兩線式傳感器來說，通過對電源短路來模擬超上限范圍故障時，需要特別注意傳感器工作電壓的范圍，避免短接到控制器的供電電源上，造成傳感器不可修復(fù)的損壞。

但是合理性功能性故障的激活條件比較復(fù)雜，需要根據(jù)不同的傳感器特性來定義故障模擬的方法。

3.1 檔位開關(guān)傳感器

檔位開關(guān)傳感器輸出信號為PWM信號，PWM是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈沖寬度調(diào)制，它是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。對于檔位開關(guān)，想要進行合理性故障的模擬，需要了解在正常接線工況下輸出信號在各檔位的占空比。通過萬用表測試各占空比如表1：

所以對于此類脈寬調(diào)制信號，需要使用信號發(fā)生器，并根據(jù)各故障定義的邏輯，改變信號的占空比進行信號的模擬，生成相應(yīng)的故障。

3.2 溫度傳感器

車輛上采用的溫度傳感器一般為NTC熱敏電阻式的溫度傳感器，此類傳感器的特性是溫度隨著電阻值的增加而降低，其特性曲線如下圖1所示。

本文中的油溫傳感器也是屬于此類負溫度系數(shù)傳感器，根據(jù)定義，合理性診斷分為cold stuck， low stuck， high stuck三類。對于cold stuck觸發(fā)閾值是傳感器溫度小于-10℃持續(xù)5秒鐘，所以需要在信號線pin端串聯(lián)一定的電阻值，使溫度傳感器的讀數(shù)小于-10℃。同理，對于low stuck和high stuck，也需要根據(jù)觸發(fā)的閾值，串聯(lián)相應(yīng)的電阻值來植入模擬故障。具體故障碼如表2所示：

3.3 轉(zhuǎn)速傳感器

本文中的轉(zhuǎn)速傳感器為霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器，霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器是利用霍爾效應(yīng)的原理制成的，霍爾電壓產(chǎn)生的脈沖信號，即可作為傳感器的輸出信號。單位時間內(nèi)輸出信號的數(shù)量即可反應(yīng)被測軸的轉(zhuǎn)速，輸出信號的頻率隨著被測軸的轉(zhuǎn)速增大而增大。根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器的這一特性，可以在信號線端輸入一定的脈沖頻率進行信號模擬，生成相應(yīng)的合理性故障。

當(dāng)在信號線端輸入250HZ脈沖時，測試輸出軸轉(zhuǎn)速和車速的關(guān)系如下圖2所示，發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入恒定的脈沖時，輸出軸轉(zhuǎn)速在319rpm恒定，不會隨車速的增大而增大。同理，當(dāng)輸入2500HZ時，輸出軸轉(zhuǎn)速為3191rpm。由此可見，輸入一定的脈沖頻率時，可以診斷出轉(zhuǎn)速不合理的高或低。

3.4 電磁閥

輸出部件電磁閥的功能是執(zhí)行控制器發(fā)出的控制命令，當(dāng)控制器發(fā)出指令，執(zhí)行器無法正確的執(zhí)行時，OBD診斷系統(tǒng)就會診斷故障?；诖?，想要模擬電磁閥等輸出部件的功能性故障，需要外接電磁閥來進行模擬。例如本文中的液力變矩器的鎖止離合器電磁閥，在信號線和電源線之間外接一個電磁閥，根據(jù)定義，將車速行駛到鎖止離合器的鎖止區(qū)域，此時控制器會發(fā)送指令要求離合器鎖止，但是因為外接電磁閥，指令無法到達，故而執(zhí)行器無法做出正確的功能性響應(yīng)。

除了上述電路故障和合理性功能性故障需要模擬外，CAN通訊故障也需要模擬測試。CAN通訊主要有控制器無報文和信號無效兩類故障。在本文的測試過程中，對于控制器無報文，采用的模擬方法主要是拔掉控制器的保險來實現(xiàn)的。對于信號無效，首先拔掉控制器的保險，然后再通過CANoe軟件發(fā)送其他正常的模擬信號及被測信號的無效信號，從而生成信號無效故障。

4 方案測試驗證

通過對于上述故障模擬方法的研究，現(xiàn)以油溫傳感器的合理性故障為例，進行詳細的測試驗證。首先分析故障激活的條件，對于cold stuck來說，我們需求輸出的油溫小于-10℃，根據(jù)電阻與溫度的曲線圖，我們選取了15000Ω的電阻串聯(lián)到信號線端，通過INCA讀取到油溫的讀數(shù)為-19℃，滿足激活的條件。接下來需要研究故障監(jiān)測的輔助參數(shù)和需求的行駛工況，對于油溫傳感器的合理性診斷，當(dāng)輸出的溫度與實際的溫度不符合時，即會診斷報DTC，所以只要啟動發(fā)動機低速行駛一段時間后，使油溫的實際溫度高于-19℃，就會出現(xiàn)預(yù)期的故障碼P071126。下面按照PVE的測試規(guī)范進行完整的測試。

1）植故障，將15000Ω電阻串聯(lián)到信號pin腳端。

2）Key on，啟動發(fā)動機并低速行駛5S，發(fā)送03，07，0A命令，查看各故障碼。

3）Key on，啟動發(fā)動機并低速行駛5S，發(fā)送03，07，0A命令，查看各故障碼。

4）清除故障。

5）執(zhí)行故障清除操作，直到03，07，0A故障完全消失。

本測試的測試sequence如圖3：

5 結(jié)論

本文通過對不同故障模擬方法的研究分析，針對不同的部件，制定了不同的測試方案，并且經(jīng)過實車驗證測試方法可行，并按照PVE的測試規(guī)范完成了變速器的國六診斷測試，為同類自動變速器的國六診斷測試提供了理論依據(jù)和測試范例。

參考文獻

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