輕型車國(guó)六IUPR符合性驗(yàn)證方法研究

彭有榮 袁觀練

關(guān)鍵詞：國(guó)六法規(guī)；OBD；IUPR；實(shí)際道路

0引言

汽車是當(dāng)今社會(huì)需求量最高的交通工具，然而伴隨著汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，造成的環(huán)境問題已經(jīng)愈發(fā)不容小覷[1]。隨著汽車保有量的日益增大，我國(guó)的汽車尾氣排放法規(guī)也日趨嚴(yán)格和完善。OBD是排放控制系統(tǒng)中的重要一環(huán)，它通過車內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元（ECU，ElectronicControlUnit）監(jiān)測(cè)車輛在實(shí)際使用時(shí)排放系統(tǒng)的工作狀況，并能監(jiān)測(cè)排放系統(tǒng)的故障，確保有效控制在用機(jī)動(dòng)車的排放[2]。

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）》[3]（即常說的國(guó)六排放法規(guī)）對(duì)OBD系統(tǒng)的要求，較GB18352.5—2013《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第五階段）》[4]（即國(guó)五排放法規(guī)）有了較大的不同。主要體現(xiàn)在：增加了要求監(jiān)控的部件，如冷卻系統(tǒng)、燃油蒸發(fā)系統(tǒng)、GPF（汽油機(jī)顆粒物捕集器）、冷起動(dòng)減排等；降低了故障排放閾值，需要更早地監(jiān)測(cè)出故障；在用車監(jiān)控頻率（即IUPR率）方面要求更高，基本從國(guó)五的0.100提高到了0.336。

實(shí)際測(cè)試中，IUPR率受到影響因素較多，如駕駛工況、駕駛習(xí)慣和行駛里程等，都會(huì)影響各監(jiān)測(cè)項(xiàng)診斷完成所需達(dá)到的條件。在確認(rèn)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)的IUPR分子、分母均能在全球統(tǒng)一輕型車輛測(cè)試循環(huán)（WLTC循環(huán)）中增長(zhǎng)后，應(yīng)對(duì)車輛實(shí)際道路的診斷完成和對(duì)IUPR表現(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

本文針對(duì)為滿足國(guó)六法規(guī)開發(fā)的某款全新車型，制定出了一套IUPR實(shí)際道路驗(yàn)證方案，根據(jù)該方法完成了該車型的IUPR符合性驗(yàn)證。

1IUPR功能介紹

1.1IUPR簡(jiǎn)介

IUPR是用于監(jiān)測(cè)非連續(xù)性O(shè)BD診斷的計(jì)數(shù)器，代表了車輛運(yùn)行過程中診斷發(fā)生的真實(shí)頻率（滿足基本駕駛工況條件下的診斷完成次數(shù)）[5]，一定程度上反映了OBD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平。IUPR率體現(xiàn)了車輛運(yùn)行期間各環(huán)保關(guān)鍵零部件的診斷頻率，頻率越高說明診斷完成率越高，排放相關(guān)部件老化時(shí)可以更快監(jiān)測(cè)出故障，快速指示駕駛員及時(shí)修復(fù)故障，對(duì)降低車輛的污染物排放有非常重要的作用。

根據(jù)國(guó)六法規(guī)要求，對(duì)于裝配點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車，IUPR監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括：催化器（每組分別報(bào)告）；氧傳感器，包括次級(jí)氧傳感器（每個(gè)傳感器分別報(bào)告）；廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)；可變氣門正時(shí)（VVT）系統(tǒng)；二次空氣系統(tǒng)；蒸發(fā)系統(tǒng)；顆粒物捕集器（GPF）；綜合零部件；冷起動(dòng)減排；曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)（PCV）系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)等。其中前7項(xiàng)都是法規(guī)要求跟蹤并報(bào)告的監(jiān)測(cè)項(xiàng)。

1.2國(guó)六法規(guī)要求對(duì)比

國(guó)六法規(guī)與國(guó)五法規(guī)關(guān)于IUPR的主要要求對(duì)比如表1所示，主要體現(xiàn)在：要求跟蹤報(bào)告和輸出IUPR率的監(jiān)測(cè)項(xiàng)增加了二次空氣系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏和GPF等；國(guó)五法規(guī)要求的最小IUPR率為0.100，國(guó)而六法規(guī)按照不同監(jiān)測(cè)項(xiàng)對(duì)IUPR率作不同的要求，總體要求更加嚴(yán)苛。

1.3IUPR率的計(jì)算和輸出

IUPR率的基礎(chǔ)計(jì)算公式如下：

IUPR率=分子計(jì)數(shù)器/分母計(jì)數(shù)器（1）

式中：分子計(jì)數(shù)是經(jīng)歷某一特定監(jiān)測(cè)出故障所必須的全部條件都滿足的車輛運(yùn)行次數(shù)，除特殊技術(shù)需求外，每個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)分子最多只能增加一次；分母計(jì)數(shù)器是在一個(gè)駕駛循環(huán)中，當(dāng)滿足了一定的環(huán)境條件以及車輛運(yùn)行條件后，每個(gè)監(jiān)測(cè)的分母計(jì)數(shù)都應(yīng)在10s內(nèi)增加。

每個(gè)駕駛循環(huán)IUPR率計(jì)算功能框圖如圖1所示。

1.4IUPR率監(jiān)管要求

國(guó)六法規(guī)規(guī)定了IUPR率的監(jiān)管方式。量產(chǎn)車輛評(píng)估測(cè)試（ProductionVehicleEvaluation，簡(jiǎn)稱PVE）作為生產(chǎn)車輛OBD系統(tǒng)生產(chǎn)一致性（COP）自我檢查的重要組成部分，車輛正式量產(chǎn)之后，企業(yè)需提交PVE測(cè)試計(jì)劃和報(bào)告，并接受監(jiān)督檢查。PVE測(cè)試由標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)證、監(jiān)測(cè)要求驗(yàn)證以及在用監(jiān)測(cè)性能的驗(yàn)證和報(bào)告三部分組成，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)以O(shè)BD系統(tǒng)為基礎(chǔ)編制PVE測(cè)試計(jì)劃，并在OBD系族內(nèi)分別劃分標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)證（J1）、監(jiān)測(cè)要求驗(yàn)證（J2）以及在用監(jiān)測(cè)性能測(cè)試分組（J3），根據(jù)分組情況選擇代表性車輛測(cè)試和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，定期向監(jiān)管部門提交計(jì)劃報(bào)告。

IUPR率的監(jiān)管主要通過J3測(cè)試完成，生產(chǎn)企業(yè)需根據(jù)不同的OBD系統(tǒng)選取滿足要求的車型，在售后端挑選合適的在用車輛，并統(tǒng)計(jì)相關(guān)在用車輛的IUPR率。對(duì)于測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問題，企業(yè)應(yīng)及時(shí)向主管部門報(bào)告，并按要求及時(shí)修正。對(duì)于已銷售車輛，應(yīng)在規(guī)定的期限內(nèi)修正。

2IUPR實(shí)車路試驗(yàn)證

某車型已完成OBD標(biāo)定工作，WLTC循環(huán)可以完成所有監(jiān)測(cè)項(xiàng)的OBD診斷且IUPR分子、分母正常增長(zhǎng)?，F(xiàn)需對(duì)其進(jìn)行IUPR路試驗(yàn)證，確認(rèn)其是否滿足法規(guī)要求。

2.1資源準(zhǔn)備

考慮到試驗(yàn)結(jié)果的一致性以及數(shù)據(jù)的說服性，參與試驗(yàn)的車輛和人員需要盡可能多。因試驗(yàn)資源有限，試驗(yàn)周期短，本次試驗(yàn)準(zhǔn)備了2輛接近批量生產(chǎn)狀態(tài)的車輛以及2名有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員。每輛車都裝上行駛記錄儀或者電腦記錄相關(guān)參數(shù)，便于分析試驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)前對(duì)駕駛員進(jìn)行培訓(xùn)，要求他們按照日常駕駛習(xí)慣進(jìn)行試驗(yàn)；試驗(yàn)過程中有任何問題均需向上反饋，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性。

2.2試驗(yàn)路線規(guī)劃

試驗(yàn)路線需要選取貼近不同客戶正式用車場(chǎng)景，比如城市工況、城郊工況、早晚高峰、鄉(xiāng)村道路、城市快速路機(jī)高速路等，還要考慮每條試驗(yàn)路線需要盡可能滿足通用分母增加的條件。經(jīng)過多次實(shí)際道路勘察，挑選出了7條試驗(yàn)路線，分別定義成A～G路線（表2）。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)候，2輛車每條路線均需至少完成4次，每天可隨機(jī)選取路線交叉進(jìn)行路試。需要注意的是，蒸發(fā)泄漏檢測(cè)要在冷機(jī)起動(dòng)工況，故進(jìn)行試驗(yàn)計(jì)劃時(shí)需考慮保證每天至少1次冷機(jī)起動(dòng)循環(huán)次數(shù)，覆蓋冷機(jī)高峰、熱機(jī)非高峰、冷機(jī)非高峰和熱機(jī)高峰等4種情況。

2.3路試結(jié)果分析

2輛試驗(yàn)車IUPR路試結(jié)果以及不同路況下IUPR率數(shù)據(jù)分別如表3、表4和表5所示。

從2輛車的測(cè)試結(jié)果來看，所有法規(guī)要求的IUPR輸出項(xiàng)都高于法規(guī)的要求并有一定的安全余量。因駕駛員不同，駕駛風(fēng)格也影響到了最終各監(jiān)測(cè)項(xiàng)的的IUPR率。另外，實(shí)際路況并非一成不變，某些駕駛工況如高峰期擁堵，因駕駛車速較低、紅綠燈等待時(shí)間短等因素使得怠速時(shí)間不夠，造成了通用分母增長(zhǎng)條件未達(dá)到，導(dǎo)致出現(xiàn)了部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)IUPR率大于1的情況，說明部分監(jiān)測(cè)在通用分母增長(zhǎng)條件達(dá)成前就已經(jīng)完成。

不同駕駛工況對(duì)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)的診斷完成有不同的影響（表5）。因?yàn)檎舭l(fā)泄漏監(jiān)測(cè)要求車輛冷機(jī)起動(dòng)，故其分子、分母增長(zhǎng)基數(shù)較少。但是IUPR率是法規(guī)要求的3倍以上，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以采用。前氧傳感器診斷需要在較為穩(wěn)態(tài)的工況進(jìn)行診斷，在城市擁堵路況診斷完成率較低；VVT診斷需要通過加減速控制加速踏板變化完成診斷，故而在城市快速或者高速駕駛這種穩(wěn)態(tài)工況下的診斷完成率偏低。

由于EGR和VVT的IUPR率使用同一個(gè)輸出通道，輸出兩者中IUPR率較低的那項(xiàng)。可以看到實(shí)際測(cè)試結(jié)果中，該項(xiàng)IUPR率滿足法規(guī)要求，但仍有提升空間。后續(xù)除了通過繼續(xù)優(yōu)化相關(guān)標(biāo)定參數(shù)提升IUPR率外，也需要密切關(guān)注PVE測(cè)試計(jì)劃中J3的驗(yàn)證結(jié)果是否滿足在用車抽查的要求。

此外，通過路試時(shí)記錄的測(cè)量數(shù)據(jù)也可以看到，一些監(jiān)測(cè)項(xiàng)如綜合零部件、冷卻系統(tǒng)、PCV、合理性診斷和冷起動(dòng)減排等，國(guó)六法規(guī)并沒有要求報(bào)告輸出。這是因?yàn)檫@些監(jiān)測(cè)項(xiàng)的診斷完成條件比較容易達(dá)到，因此它們的IUPR率也能滿足國(guó)六法規(guī)的要求。

3結(jié)束語(yǔ)

國(guó)六法規(guī)嚴(yán)苛的要求是各個(gè)車企面臨的巨大挑戰(zhàn)。通過路試可以看到，該車型的IUPR率滿足國(guó)六法規(guī)要求，提升了我們對(duì)該車型的在用車符合性抽查的信心。本文中描述的IUPR路試方法可以作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證流程，用于不同OBD系統(tǒng)車型的合規(guī)性驗(yàn)證。在后續(xù)的PVE測(cè)試計(jì)劃的J3測(cè)試過程中，我們也需要去充分了解不同客戶的駕駛習(xí)慣對(duì)其使用車輛IUPR率的影響，據(jù)此去優(yōu)化驗(yàn)證方法、路線，指導(dǎo)IUPR功能的標(biāo)定匹配開發(fā)。