轻型汽油车PVE 测试方法的研究

张盼望陈哲远桂佩佩

（广东汽车检测中心有限公司）

随着国六标准的实施，汽车企业需要对其所生产的车辆动力总成控制器故障诊断模块进行生产一致性检查，在车辆正式量产后，汽车企业需提交相应的测试计划和报告[1]。量产车评估（Production Vehicle Evaluation,PVE）测试是国六标准中新增的内容。PVE 包括标准化验证（J1）、监测要求验证（J2）和在用监测性能验证（J3）三部分，PVE J2 是PVE 测试的重点和难点，同时要求对所有故障码进行验证，而故障模拟方法的设计是难点，汽车企业的PVE 测试大部分是通过手动来完成的[2,3]。本文研究故障模拟方法，在掌握车载诊断系统（On-board Diagnostics,OBD）原理的基础上，通过测试软件可以完成对控制器各种故障的植入、故障码读取和清除，分析了PVE 的测试方法。

1 PVE 测试所用的设备

OBD 系统是一套存储在汽车控制器中的车载诊断系统，它监控着与排放相关的部件，确保车辆的排放始终达标[4]。如果与排放相关的部件出现故障，仪表盘上会显示点亮故障指示灯（Malfunction Indicator Lamp,MIL），相应的故障码会存储在系统中，以便后期的维修。OBD 系统提供了不同可读取的模式，Mode 1 模式可读取到车辆动力总成动态数据；Mode 3 存储确认故障码，在第一个驾驶循环中，OBD 系统监测到故障时，把故障生成的未决故障码存储到Mode 7 中，同时MIL灯处于熄灭的状态。第二个驾驶循环中，OBD 系统再次监测到该故障时，MIL 灯会被点亮，并把生成的确认故障码存储到Mode 3 中；Mode 4 用来清除与排放相关的诊断信息；Mode A 存储与排放相关的永久性故障码[5]。

PVE 测试过程中所用的设备，如图1 所示。它们分别是信号转接盒、SU160 和PC 机。信号转接盒上的引脚与线束原理图上的引脚一一对应，方便测试员查找部件对应的引脚，提高了测试的效率；SU160 可以自动化地实现发动机控制单元(EngineControl Unit,ECU)部分特殊引脚电气故障的模拟，方便对OBD 系统进行验证，SU160 包括电压和电阻通道，通过植入电压或电阻可以模拟与传感器相关的故障。PC 机中安装有eDiAT软件，与OBD 接口连接后可以读到车辆动力总成等的信息。

图1 PVE 测试所用的工具

2 PVE 基本方法及故障分类

2.1 PVE 测试方法

1）PVE 测试分为动态测试和静态测试，PVE J1 标准化验证是静态测试，PVE 测试人员根据软件的提示逐步进行操作即可。本部分验证是指根据SAE J1978标准要求来验证车辆和扫描工具通讯是否正常，并验证被测部件和系统的就绪状态，当有故障时MIL 灯是否点亮。

2）PVE J2 监测要求验证是PVE 测试中的重点和难点，需对OBD 系统和故障码进行全面的评估，当激活条件和阈值满足故障码的要求时，OBD 系统应检测到故障，并点亮MIL 灯并存储未决故障码、确认故障码和永久故障码。故障码的测试流程如下所述，在车辆上电无故障码的状态下，对数据进行保存；第一个驾驶循环后，根据故障的诊断原理制造出未决故障，报出后复位插座并对数据进行保存；第二个驾驶循环后，维持原有故障，OBD 系统报确认故障同时MIL 灯点亮，复位插座并保存数据；下电上电，MIL 灯点亮并报永久故障；进行第三个驾驶循环并维持一段时间，修复未决故障并保存数据；进行第四个驾驶循环并维持一段时间，修复永久故障并保存数据；进行第五个驾驶循环并维持一段时间，对累加点火计数器进行记录；第六个驾驶循环后确认永久故障消失并MIL 灯熄灭；车辆上电状态下，用Mode4 清除确认故障码。

3）PVE J3 在用监测性能验证是PVE 测试中的第三部分，是指收集量产后一段时间内车辆的在用监测性能数据、生产企业、车型等信息。

2.2 故障分类

轻型汽油车故障码的数量大概有380 个，重型汽车的故障码大概有1 000 个，经比较轻型汽油车故障码的数量较少，一部分故障码会引起汽车超过排放限值。故障码的分类依据故障码的类型和所使用的模拟方法，以便后期的测试，故障码分为以下几类，分别是断路、短路、电压过低或过高、合理性、硬件模拟和无法模拟的故障码[6]。无法模拟的故障码是指需破坏车辆的部件才能模拟，而这种情况不符合PVE 的测试要求，PVE测试过程中要求不能使用软件修改标定量或破坏车辆的部件。

3 PVE 故障模拟方法

3.1 合理性故障

合理性故障指传感器的输入信号值与参考值不一致，造成OBD 报出相应的故障。其中包括电子油门踏板位置传感器信号不合理、进气压力传感器压力超范围低故障和排气凸轮轴传感器信号不合理故障等。

电子油门踏板位置传感器信号合理性的连线图，如图2 所示。模拟合理性故障的方法为，在线束原理图上找到传感器信号线对应的引脚，把SU160 其中一个电压通道与传感器信号线的引脚进行连接，通过SU160 植入一定的电压，使车辆运行在一定的工况下，从而报出合理性的故障。

图2 合理性故障导线连接图

冷却液温度传感器1 电路电压合理故障的模拟方法为，在线束原理图上找到传感器信号线对应的引脚，把SU160 其中一个电压通道与传感器信号线的引脚进行连接，把编写的程序导入到相应的软件中，导入时间模块，合理性故障的流程，如图3 所示。调用函数1 通过SU160 发送高电压，在函数2 中设置发送高电压的频率，调用函数3 通过SU160 发送低电压，在函数4 中设置发送低电压的频率，当报出合理性故障时，程序结束运行。

图3 合理性故障的流程图

3.2 电路故障类

3.2.1 断路和短路

断路故障是指执行器或传感器的控制电路所对应的引脚被断开从而造成的一种故障。包括上游氧传感器加热控制电路、中冷水泵控制电路和二级机油泵控制电路等。断路故障的模拟方法为，在线束原理图上找到对应部件控制电路的引脚，接下来从信号转接盒上拔掉对应的引脚，从而报出相应的故障，模拟断路故障时，车辆的工况一般为怠速。

短路是指用导线把传感器或执行器的控制电路引脚连接到电源或地的引脚上。包括下游氧传感器控制电路和电子节气门驱动级控制电路等。短路故障的模拟方法为在线束原理上找到对应的控制电路引脚，用导线连接到地端或电源端的引脚。进气歧管压力传感器对地短路的连线图，如图4 所示。

图4 短路故障的连线图

3.2.2 电压过低或过高

汽车上所用传感器的工作电压在0.2～4.8 V 之间，当ECU 接收到的电压不在工作范围之内时，OBD 会报出电压过高或过低的故障，电压过低或过高故障主要包括二级机油泵控制电路和轮增压器电子废气门位置传感器控制电路等。模拟低电压过低故障的方法为在线束原理图上找到传感器或执行器控制电路的引脚，并把该引脚短接到地端引脚，根据诊断的需求来选择车辆工况，大多数情况下为怠速工况。

3.3 硬件模拟故障

硬件模拟故障是PVE 测试中的一种故障，它需要使用相关的零部件进行故障的模拟，如电子节气门堵塞、中冷水泵的卡滞和催化器老化等，其中电子节气门的堵塞，需把空滤端和电子节气门前端的管道进行拆卸，用相应的部件把电子节气门前端的管道进行堵塞，在怠速的工况下，报出相应的故障。

4 结论

PVE 包括标准化验证（J1）、监测要求验证（J2）和在用监测性能验证（J3），PVE J1 和PVE J3 较为简单，PVE J2 需花大量的时间来完成，而故障模拟方法的设计是PVE J2 测试的关键。文中通过使用信号转接盒、SU160 设备和上位机软件，可以通过自动化的方式来完成故障的模拟，提高了测试效率和准确性，部分故障的模拟无法自动化，PVE 故障模拟的方法有待深入研究。