轻型车国六OBD 量产车辆评估测试方法研究

刘丽峰 凌 健 程秀围

（1-中国北方发动机研究所（天津）天津 300405 2-中汽研汽车检验中心（天津）有限公司）

引言

本文针对轻型车国六排放标准中OBD 认证新增的PVE 测试问题开展研究，首先介绍了OBD 系统的工作原理和发展历程；其次分析了OBD 系统PVE测试标准要求及其测试流程；最后介绍了一种轻型车国六排放标准OBD PVE 测试方法。

1 OBD 系统概况

1.1 OBD 系统的工作原理

OBD 系统是发动机管理系统（EMS）及车辆排放控制系统的重要组成部分，当出现排放超标或部件损坏等故障时，发动机电控单元（ECU）记录故障信息和相关代码，并通过故障指示灯（MIL）发出警告，告知驾驶员[1]。

1.2 OBD 系统的发展历程

OBD 系统最早由美国通用汽车公司于1981 年提出；1985 年，美国加利福尼亚州空气资源委员会（CARB）协同SAE 和EPA 提出了OBDⅠ标准；1989年，美国CARB 开始立法，提出了OBDⅡ标准[2-3]。2004 年，美国CARB 提出了OBDⅢ标准，要求采用无线通信装置将车辆信息和排放情况实时报告给环境保护主管部门[4]。

GB 18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》（简称轻型车国六排放标准）中，OBD 的相关要求参考了美国CARB OBDⅡ2013 版和2015 版草案。同时，OBD 阈值参考了欧Ⅵ标准。

2 PVE 测试要求

2.1 PVE 测试流程

轻型车国六排放标准要求车辆生产企业每一年度以OBD 系族为基础编制PVE 测试计划，并在OBD 系族内分别划分为标准化验证（J1）、监测要求验证（J2）以及在用监测性能（J3）验证3 个测试分组，然后根据分组情况选择具有代表性的车辆进行测试和数据统计，定期向监管部门提交PVE 测试计划和验证报告。PVE 测试流程如图1 所示。

图1 量产车辆评估（PVE）测试流程

2.2 J1 标准化验证

车辆生产企业应在量产后2 个月内的车辆中选择其中一辆具有代表性的汽车进行测试，并在3 个月内将结果报告和测试记录文件提交给环境保护主管部门。测试流程如图2 所示。

图2 标准化验证（J1）测试流程

2.3 J2 监测要求验证

J2 监测要求验证测试要求对量产车辆OBD 系统进行全面评估，验证车辆的所有OBD 故障码。

车辆生产企业应在正常量产后六个月内的车辆中选择具有代表性的车辆，对其中一辆（或多辆）汽车（测试车辆）的OBD 系统进行全面评估，并将评估结果提交给环境保护主管部门。测试流程如图3 所示。

图3 监测要求验证（J2）测试流程

2.4 J3 在用监测性能验证

J3 在用监测性能验证测试要求车辆生产企业按照要求收集能代表该OBD 系族车辆的在用监测频率（IUPR）数据，并报送环境保护主管部门。

J3 测试要求至少收集15 辆车（年销量小于5 000辆的车型经批准可少于15 辆）的IUPR 数据，车辆至少使用6 个月或行驶里程大于15 000 km 但不超过160 000 km。有IUPR 跟踪要求的监测项需满足最小分母要求，并且车辆没有因篡改或安装附加部件导致OBD 不符合标准要求，即车辆需满足正常维护、无滥用、无大修等条件。

3 PVE 故障模拟方法

3.1 故障分类

在PVE 测试过程中，需要人为地模拟相关故障。当OBD 系统满足相关故障码的故障激活条件时，则进入有效的故障监测工况；当OBD 系统满足相关故障码的故障阈值条件时，则报出该故障码，并点亮MIL 灯报警提示。

为了提高PVE 测试效率，本文介绍了一种轻型车国六排放标准OBD PVE 测试方法，旨在基于故障类型及功能对故障进行分类，采用相似的故障模拟方法或工具对OBD 故障进行模拟及PVE 测试。

OBD 故障可以简单化为以下几类：

1）电路类故障；

2）合理性故障；

3）工具类性能故障；

4）硬件类性能故障；

5）通信总线类故障；

6）豁免测试类故障。

3.2 电路类故障模拟方法

电路类故障一般可以归纳为信号开路、信号短路等。该类故障模拟方法可以归纳为信号断开、信号短路至电源、信号短路至地线、信号短路至其他信号、信号短路至高电压信号、信号短路至低电压信号。

3.3 合理性故障模拟方法

合理性故障模拟方法为在信号电路中串联或并联电阻来模拟信号值偏高、偏低或恒定等不合理故障。其中，传感器信号可以采用电阻箱进行模拟；执行器控制信号由于驱动电流较大，需采用高功率电阻进行模拟。

3.4 工具类性能故障模拟方法

工具类性能故障主要涉及氧传感器、发动机失火率等异常。氧传感器故障可以采用氧传感器故障模拟器进行故障模拟，如IAV Primero；发动机失火故障可以采用失火发生器进行故障模拟，如Global Electronic MisGen3 失火发生器。

3.5 硬件类性能故障模拟方法

硬件类性能故障无法采用故障模拟工具进行故障模拟，需要采用有一定缺陷的硬件进行故障模拟。所需硬件主要包括：电子节气门、进气流量计、可变气门正时阀、三元催化器、碳罐通风阀、油箱盖等车辆部件模拟硬件。

3.6 通信总线类故障模拟方法

通信总线类故障模拟方法为采用通信总线的测试、分析及仿真工具，基于通信总线描述文件，将总线仿真工具作为通信网关，旁通故障码相关的报文，并利用总线仿真工具来模拟故障情况下的报文信息，从而触发通信类故障。

3.7 豁免测试类故障模拟方法

车辆OBD 演示试验报告中已经完成的故障诊断项，在PVE 测试时无需重复试验，属于PVE 豁免测试类故障。此外，控制器中安全监控故障及基础软件检测故障在进行故障模拟时需修改控制器软件，不满足PVE 测试要求，也属于PVE 豁免测试类故障；控制器中芯片及其外围电路故障在进行故障模拟时需要修改控制器电路板硬件电路，属于破坏车辆部件，不满足PVE 测试要求，也属于PVE 豁免测试类故障。

4 结束语

国内对于OBD 的研究起步较晚，PVE 测试方法还不够成熟，本文针对轻型车国六排放标准中OBD认证新增的量产车辆评估测试问题开展了研究，分析了OBD 系统PVE 测试标准要求及其测试流程，包括标准化验证、监测要求验证以及在用监测性能验证，介绍了一种基于故障类型及功能的故障分类方法，并介绍了对应故障的模拟方法。