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

摘 要：面對(duì)日益嚴(yán)峻的汽車排放污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響，環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)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(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》，即國(guó)六排放法規(guī)，于2020年7月1日起實(shí)施。OBD系統(tǒng)是汽車用于排放控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的車載診斷系統(tǒng)，PVE測(cè)試作為OBD系統(tǒng)的校驗(yàn)，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(duì)進(jìn)氣溫度壓力傳感器的PVE測(cè)試，研究其測(cè)試的流程及方法。

關(guān)鍵詞：汽車排放 OBD系統(tǒng) PVE測(cè)試 進(jìn)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(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一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的診斷系統(tǒng)識(shí)別故障代碼[1]。

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]。

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[1]。

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：

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(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：

通過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：

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)。

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。

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低為例，其報(bào)碼條件如表3：

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)值異常無波動(dòng)故障為例，其報(bào)碼條件如表4：

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)氣門開度小于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)氣門開度大于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（或通過使用萬用表測(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，拔開分線盒94號(hào)針腳，將函數(shù)發(fā)生器TOE7761正極通過線束接入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)通過油門踏板控制發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(cè)試，可以通過控制臺(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。將車輛停靠在安全位置，發(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

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?；诖?，總結(jié)展示了PVE J2測(cè)試方法及流程。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]生態(tài)環(huán)境部機(jī)動(dòng)車排污監(jiān)控中心，2018年12月版. 輕型車國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施細(xì)則（試行）.