基于進(jìn)氣溫度壓力傳感器的PVE J2 測(cè)試方法研究

陳旭健 鐘遠(yuǎn)銘 賴先濤

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 前言

OBD，On Board Diagnostic，汽車用于排放控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)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(shí)，OBD 系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)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(diǎn)亮故障指示燈（MIL），車輛駕駛員能夠通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的診斷系統(tǒng)識(shí)別故障代碼。

PVE，Production Vehicle Evaluation，量產(chǎn)車輛評(píng)估測(cè)試，是OBD 系統(tǒng)的功能性項(xiàng)目試驗(yàn)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 PVE 測(cè)試的內(nèi)容

其主要包含以下的測(cè)試內(nèi)容：

JA7.1（簡(jiǎn)稱J1）標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)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(gè)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(rèn)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(qǐng)求，清除排放相關(guān)的故障碼、重置就緒狀態(tài)等。

JA7.2（簡(jiǎn)稱J2）監(jiān)測(cè)要求驗(yàn)證：

驗(yàn)證OBD 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)條件滿足每一個(gè)診斷要求時(shí)，OBD 系統(tǒng)應(yīng)檢測(cè)到故障、點(diǎn)亮MIL并存儲(chǔ)確認(rèn)和永久故障碼（排放中性診斷除外）；不點(diǎn)亮MIL 的診斷作為其他診斷的使能條件時(shí)，在檢測(cè)到故障后，不會(huì)影響OBD系統(tǒng)其他診斷功能的故障檢測(cè)能力；對(duì)于車輛所安裝的系統(tǒng)，應(yīng)驗(yàn)證用于確定實(shí)際監(jiān)測(cè)頻率的分子計(jì)數(shù)器和分母計(jì)數(shù)器能夠按要求正確增加。

JA7.3（簡(jiǎn)稱J3）在用監(jiān)測(cè)性能驗(yàn)證：

車輛開(kāi)始正常生產(chǎn)后12 個(gè)月內(nèi)，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)按要求收集在用監(jiān)測(cè)性能數(shù)據(jù)（IUPR）并報(bào)告，主要驗(yàn)證SAE J1979 中包含的所有在用監(jiān)測(cè)性能追蹤數(shù)據(jù)（如分子計(jì)數(shù)器、分母計(jì)數(shù)器和點(diǎn)火循環(huán)計(jì)數(shù)器）、生產(chǎn)企業(yè)、車型、測(cè)試組，收集數(shù)據(jù)日期、里程表讀數(shù)、車輛識(shí)別碼和軟件標(biāo)定識(shí)別碼；提交關(guān)于取樣方法、取樣試驗(yàn)車數(shù)量及報(bào)告格式的計(jì)劃。

本文主要介紹進(jìn)氣溫度壓力傳感器相關(guān)的故障碼J2 測(cè)試方法。

3 進(jìn)氣溫度壓力傳感器功能及特性

進(jìn)氣溫度壓力傳感器是一種集成采集溫度和壓力信號(hào)的傳感器，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管上，本質(zhì)上是進(jìn)氣壓力傳感器和進(jìn)氣溫度傳感器，其采集的信號(hào)分別輸出。通過(guò)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(duì)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(dòng)機(jī)研發(fā)標(biāo)定階段，單一布置點(diǎn)可減少選點(diǎn)匹配的試驗(yàn)，縮短研發(fā)試驗(yàn)周期。

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

圖1 傳感器的外形結(jié)構(gòu)

零件為4 PIN 輸出，其針腳定義，如圖2：

圖2 傳感器的針腳定義

第1～4 PIN 針腳輸出定義分別是：接地（負(fù)極）、溫度信號(hào)輸出、傳感器供電（正極）、壓力信號(hào)輸出。其供電電壓為5V，是一個(gè)典型的以發(fā)動(dòng)機(jī)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：

圖3 壓力特性輸出圖

通過(guò)壓力輸出特性線及公式，可以計(jì)算壓力與輸出電壓信號(hào)的數(shù)值。

零件的溫度特性輸出，如表1：

表1 溫度特性輸出

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(jìn)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(guò)查詢?cè)谛褪秸J(rèn)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(cè)的排放控制系統(tǒng)信息，其包括排放控制系統(tǒng)各個(gè)監(jiān)測(cè)部件或系統(tǒng)的下列信息：對(duì)應(yīng)的故障碼、監(jiān)測(cè)方法或故障程序主要故障監(jiān)測(cè)參數(shù)及其輸出信號(hào)類型、用來(lái)評(píng)估主要參數(shù)輸出信號(hào)的故障閾值、進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)必要的次級(jí)參數(shù)和工況、監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)和檢查頻率、存儲(chǔ)故障代碼的標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)亮故障指示燈的標(biāo)準(zhǔn)、確定數(shù)值超范圍和輸入部件合理性故障監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)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(gè)，有關(guān)壓力的故障診斷5 個(gè)。

表2 傳感器的診斷故障碼DTC 表

結(jié)合summary table，故障碼可分成以下幾個(gè)類別：

第一類，電壓類診斷。該類診斷報(bào)碼邏輯較簡(jiǎn)單，在合適的駕駛工況，使用外部設(shè)備改變其電壓值超過(guò)設(shè)定的閾值，可實(shí)現(xiàn)報(bào)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(bào)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(hào)大小，使其信號(hào)偏離該工況下本應(yīng)輸出的值，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)報(bào)碼。故障碼 有：P0114 00，P0111 26，P00CE 24，P00CE 23，P0106 2A。

5 傳感器的PVE J2 測(cè)試

5.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

測(cè)試車輛：正式批產(chǎn)下線的車，要求發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)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。

圖4 車輛及設(shè)備連接圖

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

5.2 測(cè)試開(kāi)始

對(duì)于第一類電壓類診斷的故障碼：以P0112 00 進(jìn)氣溫度傳感器電路電壓過(guò)低為例，其報(bào)碼條件如表3：

表3 P0112 00 summary table

其報(bào)碼條件為：進(jìn)氣溫度傳感器信號(hào)電壓＜0.1V，持續(xù)時(shí)間＞1s。結(jié)合ECM線束原理圖，找到傳感器2# PIN 對(duì)應(yīng)的BOB 分線盒的針腳位置（67 號(hào)）。

初次故障檢測(cè)循環(huán)：連接相關(guān)測(cè)試設(shè)備，在DIAGRA D 軟件里點(diǎn)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(hào)針腳接到車身地（即整車負(fù)極），車輛鑰匙打?yàn)镺N 狀態(tài)，開(kāi)始記錄測(cè)量文件。啟動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行一次初次故障檢測(cè)的循環(huán)，當(dāng)DIAGRA D 軟件mode7 模式里報(bào)出故障P0112 00 后，讀取并記錄故障內(nèi)存信息。將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，鑰匙重新打到ON檔，保存測(cè)試文件（log）。

故障確認(rèn)循環(huán)：車輛鑰匙打?yàn)镺N 狀態(tài)，開(kāi)始記錄測(cè)量文件。啟動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行再次故障檢測(cè)的循環(huán)，當(dāng)DIAGRA D 軟件mode3 模式里報(bào)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(dòng)機(jī)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(cè)試文件。

以上兩個(gè)測(cè)試循環(huán)為完整的測(cè)試循環(huán)。測(cè)試完成后，將外接線束拆除，并進(jìn)行3 個(gè)無(wú)故障循環(huán)的運(yùn)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(gè)故障碼的測(cè)試做好準(zhǔn)備。

對(duì)于第二類合理性診斷的故障碼：以P0106 2A 進(jìn)氣壓力傳感器信號(hào)值異常無(wú)波動(dòng)故障為例，其報(bào)碼條件如表4：

表4 P0106 2A summary table

分析其報(bào)碼的工況：檢測(cè)到的歧管進(jìn)氣壓力值的波動(dòng)小于5kPa。車輛要滿足以下行駛工況：?jiǎn)?dòng)時(shí)，水溫要大于-8℃或者水溫大于30℃持續(xù)運(yùn)行100s 以上的時(shí)間，并且要同時(shí)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于2000 轉(zhuǎn)、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度小于14.99% 其運(yùn)行時(shí)間為1s以上，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于2000 轉(zhuǎn)、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度大于14.99%其運(yùn)行時(shí)間為1s 以上。

結(jié)合上述分析的工況，該故障碼的測(cè)試準(zhǔn)備：

A、查找ECM 線束原理圖，找到傳感器4# PIN 對(duì)應(yīng)的BOB 分線盒的針腳位置（94 號(hào)），啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，在mode 1 里查找觀測(cè)怠速工況下，進(jìn)氣歧管的壓力值，為34kPa。通過(guò)圖3 壓力輸出特性圖及計(jì)算公式，算出此時(shí)壓力輸出電壓值為1.37V（或通過(guò)使用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓），標(biāo)記該電壓值。

B、鑰匙打到OFF，熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)，等待30s ECM 完全掉電后，拔開(kāi)分線盒94 號(hào)針腳，將函數(shù)發(fā)生器TOE7761 正極通過(guò)線束接入94 號(hào)（ECM 端），負(fù)極接入傳感器負(fù)極1#PIN 對(duì)應(yīng)的分線盒124 號(hào)針腳。打開(kāi)TOE7761，調(diào)節(jié)輸出一個(gè)穩(wěn)壓的1.37V 直流電壓。

C、mode 1 觀察此刻發(fā)動(dòng)機(jī)水溫。

初次故障檢測(cè)循環(huán)：點(diǎn)擊mode4 重置各ECU 的診斷就緒及清除故障碼，車輛鑰匙打?yàn)镺N 狀態(tài)，開(kāi)始記錄測(cè)量文件。啟動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)，將車行駛至下坡的道路，此時(shí)通過(guò)油門(mén)踏板控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于2000 轉(zhuǎn)、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度小于14.99%；將車行駛至上坡的道路，控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于2000 轉(zhuǎn)、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度大于14.99%。如車輛在轉(zhuǎn)轂上測(cè)試，可以通過(guò)控制臺(tái)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(bào)出對(duì)應(yīng)故障碼后，讀取并記錄故障內(nèi)存信息。將車輛?？吭诎踩恢茫l(fā)動(dòng)機(jī)熄火，鑰匙重新打到ON 檔，保存測(cè)試文件。

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

6 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)國(guó)六排放法規(guī)堪稱“史上最嚴(yán)排放法規(guī)”，相較于國(guó)五排放法規(guī)，PVE 測(cè)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(duì)測(cè)試及報(bào)告主管部門(mén)的時(shí)間做出了詳細(xì)的要求。因此，PVE 測(cè)試成為車型一致性檢查的重要工作。本文通過(guò)介紹了PVE 的測(cè)試內(nèi)容，進(jìn)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(gè)典型的故障碼按正確的流程進(jìn)行J2 測(cè)試，得到對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果。基于此，總結(jié)展示了PVE J2 測(cè)試方法及流程。