輕型車國六OBD 量產車輛評估測試方法研究

劉麗峰 凌 健 程秀圍

（1-中國北方發動機研究所（天津）天津 300405 2-中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司）

引言

本文針對輕型車國六排放標準中OBD 認證新增的PVE 測試問題開展研究，首先介紹了OBD 系統的工作原理和發展歷程；其次分析了OBD 系統PVE測試標準要求及其測試流程；最后介紹了一種輕型車國六排放標準OBD PVE 測試方法。

1 OBD 系統概況

1.1 OBD 系統的工作原理

OBD 系統是發動機管理系統（EMS）及車輛排放控制系統的重要組成部分，當出現排放超標或部件損壞等故障時，發動機電控單元（ECU）記錄故障信息和相關代碼，并通過故障指示燈（MIL）發出警告，告知駕駛員[1]。

1.2 OBD 系統的發展歷程

OBD 系統最早由美國通用汽車公司于1981 年提出；1985 年，美國加利福尼亞州空氣資源委員會（CARB）協同SAE 和EPA 提出了OBDⅠ標準；1989年，美國CARB 開始立法，提出了OBDⅡ標準[2-3]。2004 年，美國CARB 提出了OBDⅢ標準，要求采用無線通信裝置將車輛信息和排放情況實時報告給環境保護主管部門[4]。

GB 18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》（簡稱輕型車國六排放標準）中，OBD 的相關要求參考了美國CARB OBDⅡ2013 版和2015 版草案。同時，OBD 閾值參考了歐Ⅵ標準。

2 PVE 測試要求

2.1 PVE 測試流程

輕型車國六排放標準要求車輛生產企業每一年度以OBD 系族為基礎編制PVE 測試計劃，并在OBD 系族內分別劃分為標準化驗證（J1）、監測要求驗證（J2）以及在用監測性能（J3）驗證3 個測試分組，然后根據分組情況選擇具有代表性的車輛進行測試和數據統計，定期向監管部門提交PVE 測試計劃和驗證報告。PVE 測試流程如圖1 所示。

圖1 量產車輛評估（PVE）測試流程

2.2 J1 標準化驗證

車輛生產企業應在量產后2 個月內的車輛中選擇其中一輛具有代表性的汽車進行測試，并在3 個月內將結果報告和測試記錄文件提交給環境保護主管部門。測試流程如圖2 所示。

圖2 標準化驗證（J1）測試流程

2.3 J2 監測要求驗證

J2 監測要求驗證測試要求對量產車輛OBD 系統進行全面評估，驗證車輛的所有OBD 故障碼。

車輛生產企業應在正常量產后六個月內的車輛中選擇具有代表性的車輛，對其中一輛（或多輛）汽車（測試車輛）的OBD 系統進行全面評估，并將評估結果提交給環境保護主管部門。測試流程如圖3 所示。

圖3 監測要求驗證（J2）測試流程

2.4 J3 在用監測性能驗證

J3 在用監測性能驗證測試要求車輛生產企業按照要求收集能代表該OBD 系族車輛的在用監測頻率（IUPR）數據，并報送環境保護主管部門。

J3 測試要求至少收集15 輛車（年銷量小于5 000輛的車型經批準可少于15 輛）的IUPR 數據，車輛至少使用6 個月或行駛里程大于15 000 km 但不超過160 000 km。有IUPR 跟蹤要求的監測項需滿足最小分母要求，并且車輛沒有因篡改或安裝附加部件導致OBD 不符合標準要求，即車輛需滿足正常維護、無濫用、無大修等條件。

3 PVE 故障模擬方法

3.1 故障分類

在PVE 測試過程中，需要人為地模擬相關故障。當OBD 系統滿足相關故障碼的故障激活條件時，則進入有效的故障監測工況；當OBD 系統滿足相關故障碼的故障閾值條件時，則報出該故障碼，并點亮MIL 燈報警提示。

為了提高PVE 測試效率，本文介紹了一種輕型車國六排放標準OBD PVE 測試方法，旨在基于故障類型及功能對故障進行分類，采用相似的故障模擬方法或工具對OBD 故障進行模擬及PVE 測試。

OBD 故障可以簡單化為以下幾類：

1）電路類故障；

2）合理性故障；

3）工具類性能故障；

4）硬件類性能故障；

5）通信總線類故障；

6）豁免測試類故障。

3.2 電路類故障模擬方法

電路類故障一般可以歸納為信號開路、信號短路等。該類故障模擬方法可以歸納為信號斷開、信號短路至電源、信號短路至地線、信號短路至其他信號、信號短路至高電壓信號、信號短路至低電壓信號。

3.3 合理性故障模擬方法

合理性故障模擬方法為在信號電路中串聯或并聯電阻來模擬信號值偏高、偏低或恒定等不合理故障。其中，傳感器信號可以采用電阻箱進行模擬；執行器控制信號由于驅動電流較大，需采用高功率電阻進行模擬。

3.4 工具類性能故障模擬方法

工具類性能故障主要涉及氧傳感器、發動機失火率等異常。氧傳感器故障可以采用氧傳感器故障模擬器進行故障模擬，如IAV Primero；發動機失火故障可以采用失火發生器進行故障模擬，如Global Electronic MisGen3 失火發生器。

3.5 硬件類性能故障模擬方法

硬件類性能故障無法采用故障模擬工具進行故障模擬，需要采用有一定缺陷的硬件進行故障模擬。所需硬件主要包括：電子節氣門、進氣流量計、可變氣門正時閥、三元催化器、碳罐通風閥、油箱蓋等車輛部件模擬硬件。

3.6 通信總線類故障模擬方法

通信總線類故障模擬方法為采用通信總線的測試、分析及仿真工具，基于通信總線描述文件，將總線仿真工具作為通信網關，旁通故障碼相關的報文，并利用總線仿真工具來模擬故障情況下的報文信息，從而觸發通信類故障。

3.7 豁免測試類故障模擬方法

車輛OBD 演示試驗報告中已經完成的故障診斷項，在PVE 測試時無需重復試驗，屬于PVE 豁免測試類故障。此外，控制器中安全監控故障及基礎軟件檢測故障在進行故障模擬時需修改控制器軟件，不滿足PVE 測試要求，也屬于PVE 豁免測試類故障；控制器中芯片及其外圍電路故障在進行故障模擬時需要修改控制器電路板硬件電路，屬于破壞車輛部件，不滿足PVE 測試要求，也屬于PVE 豁免測試類故障。

4 結束語

國內對于OBD 的研究起步較晚，PVE 測試方法還不夠成熟，本文針對輕型車國六排放標準中OBD認證新增的量產車輛評估測試問題開展了研究，分析了OBD 系統PVE 測試標準要求及其測試流程，包括標準化驗證、監測要求驗證以及在用監測性能驗證，介紹了一種基于故障類型及功能的故障分類方法，并介紹了對應故障的模擬方法。