柴油机OBD实际监测频率技术研究

李宗立，吴涛

（1.无锡伟博汽车科技有限公司，江苏 无锡 214000；2.云内动力股份有限公司无锡分公司，江苏 无锡 214000）

柴油机OBD实际监测频率技术研究

李宗立1，吴涛2

（1.无锡伟博汽车科技有限公司，江苏 无锡 214000；2.云内动力股份有限公司无锡分公司，江苏 无锡 214000）

介绍了OBD实际监测频率（IUPR）的定义、监测对象、法规要求及认证过程，并结合项目经验对特定监测项的分子计数器和分母计数器、一般分母计数器的控制策略进行概述。通过对循环工况进行分解分析，并进行简单修正满足OBD实验认证需求。分子计数器和分母计数器都是统计量，IUPR为二者的比值，由数理特性可以得出：经过一定的行驶里程后，同一OBD系族的相同监测项的IUPR率必将趋于某一稳定值。

OBD；监测频率；柴油机

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.022

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-66-03

前言

随着国内汽车保有量的不断增加，其带来的环境问题已不容忽视，为此政府发布了更为严格的技术法规以应对改善环境的需求。全国自2017年7月1日起，所有制造、进口、销售和注册登记的重型柴油车，须符合国五要求；全国自2018年1月1日起，所有制造、进口、销售和注册登记的轻型柴油车，须符合国五要求。目前发动机电子控制系统都具有自诊断功能，俗称车载诊断（On-Board Diagnosis ，简称OBD）系统，它对车辆维护、车辆状态起到了重要的指示作用。在国五阶段OBD系统将新增监测内容：实际监测频率IUPR（In Use Performance Ratio），本文介绍了IUPR[1]的定义、法规要求、控制策略及验证过程。

1、IUPR概述

整车国五排放测试认证采用的是NEDC循环工况，由于和实际运行工况并不一致，某些监测项可能在实际道路驾驶过程中无法完成监测。基于此，最新法规明确指出了某些非连续检测项测试频率的性能参数，确保车辆在实际使用过程中OBD功能的真实有效性。IUPR是指满足电控系统设定的监测条件的次数与车辆实际行驶事件的次数的比值，反映了随车OBD系统对某一监测项的实际监测能力。

1.1 基本定义

法规定义OBD系统某一特定监测项M的实际监测频率（IUPRM）为：

为确保所有的制造厂都能以相同的方式追溯IUPRM，法规明确给出了分子计数器、分母计数器、一般分母计数器及点火循环计数器的定义和要求。

1.1.1 分子计数器

分子计数器是测量汽车执行某一特定监测项的次数。若制造厂没有合理的技术性理由，每个运转循环分子计数器增加应不超过1次。

1.1.2 分母计数器

分母计数器是测量汽车实际行驶事件的次数，并考虑特定监测项的特定使能条件。在一次运转循环期间，若无功能禁用事件发生，则在该运转循环中分母计数器应至少增加1次。

1.1.3 一般分母计数器

一般分母计数器是测量汽车运行的次数。在单个运行循环中，当且仅当满足下列所有条件时，计数器将加1次。

1）在海拔低于2440m 并且环境温度大于或等于-7°C时，发动机起动累计运行时间大于或等于600s ；

2）在海拔低于2440m 并且环境温度大于或等于-7°C时，汽车以40km/h或以上的速度累计运行的时间大于或等于300s ；

3）在海拔低于2440m 并且环境温度大于或等于-7°C时，汽车连续怠速运行（空挡怠速）时间大于或等于30s。

1.1.4 点火循环计数器

点火循环计数器记录汽车经历的点火循环的次数。在每个运转循环中，点火循环计数器的增加将不会超过1次。

1.2 监测对象

对于装有压燃式发动机的汽车，监测对象包括NMHC催化器（每组被分别报告）、NOX催化器（如NOX吸附器、NOX反应剂/催化剂系统，每组分别报告）、SCR后处理系统、颗粒捕集器、排气传感器、EGR系统、VVT系统、增压控制系统等。

1.3 法规要求

在国五阶段，对应某一特定检测项M，若某一年度制造的且属于某一OBD系族的所有汽车同时满足下列2个要求：

1）IUPRM的平均值≥0.1；

2）超过50% 的汽车的IUPRM的值≥0.1；

则认为随车OBD系统符合对IUPRM的要求。

实验车辆汽车应至少已经使用15000km，且不超过100000km。

在某一OBD系族的首个带 IUPR 的车型开始销售后的18 个月内，且以后每隔 18 个月，制造厂应向认证机构证明OBD认证报告中的所有监测项均满足以上统计要求。

2、IUPR的控制策略

当监测到某一故障后，OBD系统应在10s内停止与之相关的监测项的分子计数器、分母计数器的进一步增加；当故障消除后，OBD系统应在10s内恢复与之相关的监测项的功能。

当特定监测项分母计数器定义的使能条件（即车速、发动机速度、冷却液温度、油门开度等）不满足设定要求时，OBD系统应在10s内停止该监测项的分母计数器的进一步增加；当使能条件满足时，OBD系统应在10s内恢复该监测项的功能。

当动力输出装置（PTO）运行后，OBD系统应在10s内停止与之相关的监测项的分子计数器、分母计数器的进一步增加；当动力输出装置（PTO）停止运行后，OBD系统应在10s内恢复先前停止的相关监测。

当监测到一般分母计数器定义的使能条件（即环境温度、环境压力、车速、连续怠速时长、累积运行时长等）不满足设定要求时，OBD系统应在10s内停止一般分母计数器的进一步增加；当使能条件满足时，OBD系统应在10s内恢复该监测的功能。

依据特定监测项的信号特点，进行使能条件和监测工况配置，某一特定监测项只能配置一个相关的物理使能条件并进行使能工况（有4种）设置；目前监测工况包括一般状态、冷启动状态、800公里路程、常温状态，通过状态位进行配置，可以设置一种或多种，通过定义的优先级进行唯一监测工况选择。

液体（机油、发动机冷却液、燃油）温度传感器、气体（环境温度、进气温度、增压空气、进气歧管、EGR冷却后、废气涡轮前、DOC前后）温度传感器仅在冷起动运转工况时对监测项进行监测。

对于特定监测部件OBD系统仅报告所有相关监测项的最低比值，同时报告相应的分子计数器和分母计数器，若同一部件有两个或多个监测项具有相同的比值，则应报告分母计数器最高的那组分子计数器、分母计数器。

若某一特定监测项的分子或分母计数器达到了它的最大值，则相对应的两个计数器在再次增加之前都应除以2；若点火循环计数器或一般分母计数器达到了它的最大值，则相应的计数器应在再次增加的时候变为0。

3、IUPR功能的循环验证

在型式检测机构进行OBD认证实验时，需要记录特定监测项的分子数和分母数。我国采用NEDC循环作为OBD型式认证实验循环。该循环[1]由1部和2部两个部分组成。

1部包括4个相同的市区运转循环。每个市区循环的理论行驶距离是1.013Km，有效行驶时间为195s，平均车速19 Km/h，最高车速50 Km/h，包含15个工况，具体操作见表1所示。

表1 NEDC循环1部（市区循环）

2部为1个市郊运转循环。该循环的理论行驶距离是6.955Km，有效行驶时间为400s，平均车速62.6 Km/h，最高车速120 Km/h，包含13个工况，具体操作见表2所示。

根据表1和表2的循环工况状态，可以看出：循环1部中车辆最长的连续怠时间为21s，2部中车辆最长的持续怠速时间为20s，循环1部和2部结合时最长的连续怠速时间是27s；在整个循环中车速≥40 Km/h的累积时间约为370s，车辆累积起动时间为1180s。NEDC循环工况不满足法规对一般分母计数器的增长要求（车辆连续怠速时间≥30s），针对这一问题，需要在循环工况跑完后人为增加10～20s的怠速运转时间，修正后的NEDC循环使没有禁用监测项的分母计数器、一般分母计数器都能够加1 次。

表2 NEDC循环2部（市郊循环）

5、结束语

1）IUPR是对OBD系统功能的进一步完善，它能够有效地监督电控系统设定的系统诊断的合理有效性，促使整车厂采用符合实际行驶工况的OBD技术方案，对与排放有关的关键零部件的状态进行有效监控。

2）除某些特殊条件下（冷启动、800公里路程等）的监测项，在修正后的OBD型式认证循环内，分子计数器、分母计数器、一般分母计数器、点火循环计数器都能够加1次。

3）IUPR是统计量的比值，经过一定的行驶里程后，同一OBD系族相同监测项的IUPR率必将趋于某一稳定值。

[1] GB 18352.5-2013,轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)[s].

Technical Research on OBD actual monitoring frequency of diesel engine

Li Zongli1, Wu Tao2
（Wuxi Wei Bo Auto Technology Company Limited, Jiangsu Wuxi 214000; Yunnei Power Company Limited Wuxi Branch, Jiangsu Wuxi 214000）

This article introduces the definition, monitoring objects, regulation requirements and certification process of OBD monitoring frequency (IUPR), and combined with my own project experience to introduce the control strategy of the specific monitoring item’s numerator counter and denominator counter, general denominator counter. Through the analysis of the cycle conditions, have made a simple correction to meet the requirements of the OBD experimental certification. For the numerator counter and general denominator are statistics, and IUPR is the ratio of the two factors, the conclusion can be drawn from the mathematical characteristics that after a certain mileage, the same monitoring item’s IUPR of the same OBD family goes to a similar value stably.

OBD; Monitoring frequency; Diesel engine

U467.3

A

1671-7988(2016)10-66-03

李宗立（1983-），男，研究生，就职于无锡伟博汽车科技有限公司。主要从事柴油机标定工作。