基于進氣溫度壓力傳感器的PVE J2測試方法研究

陳旭健　鐘遠銘　賴先濤

摘 要：面對日益嚴峻的汽車排放污染物對生態環境造成的影響，環境保護部、國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布GB18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》，即國六排放法規，于2020年7月1日起實施。OBD系統是汽車用于排放控制系統監測的車載診斷系統，PVE測試作為OBD系統的校驗，是確保汽車排放污染物被監控的重要環節。本文基于對進氣溫度壓力傳感器的PVE測試，研究其測試的流程及方法。

關鍵詞：汽車排放 OBD系統 PVE測試 進氣溫度壓力傳感器

Test method of PVE J2 based on TMAP sensor

Chen Xujian Zhong Yuanming Lai Xiantao

Abstract： Facing the increasingly severe impact of automobile pollutants on the ecological environment， the Ministry of Ecology & Environment and the General Administration of Quality Supervision， Inspection and Quarantine of the People's Republic of China jointly issued GB18352.6-2016 " Limits and Measurement Methods for emissions from light-duty vehicles （China 6） "， the National VI emission regulations， which has been implemented on July 1， 2020. The OBD system is an on-board diagnostic system used for vehicle emission control system monitoring. As a verification of the OBD system， the PVE test is an important link to ensure that vehicle emission pollutants are monitored. Based on the PVE test of the TMAP（intake air temperature and pressure） sensor， this paper studies its testing process and method.

Key words：Emissions of light-duty vehicles， OBD system， PVE test， TMAP sensor

1 前言

OBD，On Board Diagnostic，汽車用于排放控制系統監測的車載診斷系統。當與排放相關的任何部件發生故障時，OBD系統的監測應顯示出現了故障，將相應的故障代碼存入車載電腦，并點亮故障指示燈（MIL），車輛駕駛員能夠通過一個標準的診斷系統識別故障代碼[1]。

PVE，Production Vehicle Evaluation，量產車輛評估測試，是OBD系統的功能性項目試驗里的重要內容，是企業生產一致性工作的組成部分[2]。

2 PVE測試的內容

其主要包含以下的測試內容：

JA7.1 （簡稱J1）標準化驗證：

車輛滿足有關SAE J1978掃描工具與要求的排放相關信息之間正確通訊;數據流中的每個數據流定義與SAE J1979一致，就緒狀態、MIL命令狀態、CAL ID、CVN、VIN、ECU名稱的規范輸出;與排放相關的故障碼（永久故障碼、確認故障碼及未決故障碼）應與SAE J1979及GB18352.6要求一致;車輛應能響應SAE J1978掃描工具的請求，清除排放相關的故障碼、重置就緒狀態等。

JA7.2 （簡稱J2）監測要求驗證：

驗證OBD系統監測條件滿足每一個診斷要求時，OBD系統應檢測到故障、點亮MIL并存儲確認和永久故障碼（排放中性診斷除外）;不點亮MIL的診斷作為其他診斷的使能條件時，在檢測到故障后，不會影響OBD系統其他診斷功能的故障檢測能力;對于車輛所安裝的系統，應驗證用于確定實際監測頻率的分子計數器和分母計數器能夠按要求正確增加。

JA7.3 （簡稱J3）在用監測性能驗證：

車輛開始正常生產后12個月內，生產企業應按要求收集在用監測性能數據（IUPR）并報告，主要驗證SAE J1979中包含的所有在用監測性能追蹤數據（如分子計數器、分母計數器和點火循環計數器）、生產企業、車型、測試組，收集數據日期、里程表讀數、車輛識別碼和軟件標定識別碼;提交關于取樣方法、取樣試驗車數量及報告格式的計劃[1]。

本文主要介紹進氣溫度壓力傳感器相關的故障碼J2測試方法。

3 進氣溫度壓力傳感器功能及特性

進氣溫度壓力傳感器是一種集成采集溫度和壓力信號的傳感器，安裝在發動機進氣歧管上，本質上是進氣壓力傳感器和進氣溫度傳感器，其采集的信號分別輸出。通過功能的集成，產品外殼、電路板等子部件的共用，減少車輛端對應的線束和插接件的數量，可以降低零件的生產成本。此外，在發動機研發標定階段，單一布置點可減少選點匹配的試驗，縮短研發試驗周期。

以BOSCH生產的零件為例，其外形結構，如圖1：

零件為4 PIN輸出，其針腳定義，如圖2：

第1～4 PIN針腳輸出定義分別是：接地（負極）、溫度信號輸出、傳感器供電（正極）、壓力信號輸出。其供電電壓為5V，是一個典型的以發動機控制模塊（ECM）供電的電噴零部件。

零件的壓力特性輸出，如圖3：

通過壓力輸出特性線及公式，可以計算壓力與輸出電壓信號的數值。

零件的溫度特性輸出，如表1：

不同溫度下熱敏電阻的阻值發生改變，加載在電阻兩端的并聯電路的電壓也發生變化，進氣溫度越高，電阻越小，其輸出電壓越小。

4 故障碼的診斷邏輯

通過查詢在型式認證系統中提交的故障碼（DTC）完整的 summary table，即OBD系統監測的排放控制系統信息，其包括排放控制系統各個監測部件或系統的下列信息：對應的故障碼、監測方法或故障程序主要故障監測參數及其輸出信號類型、用來評估主要參數輸出信號的故障閾值、進行故障監測必要的次級參數和工況、監測時長和檢查頻率、存儲故障代碼的標準、點亮故障指示燈的標準、確定數值超范圍和輸入部件合理性故障監測的標準傳感器的故障診斷。

該傳感器的診斷包含以下故障碼，如表2。其中，有關溫度的故障診斷6個，有關壓力的故障診斷5個。

結合summary table，故障碼可分成以下幾個類別：

第一類，電壓類診斷。該類診斷報碼邏輯較簡單，在合適的駕駛工況，使用外部設備改變其電壓值超過設定的閾值，可實現報碼。故障碼有：P0112 00，P0113 00，P0107 00，P0108 00，P1200 00，P1201 00。

第二類，合理性診斷。該類診斷報碼邏輯較復雜，需要在合適的駕駛工況，使用外部設備改變其信號大小，使其信號偏離該工況下本應輸出的值，進而可實現報碼。故障碼有：P0114 00，P0111 26，P00CE 24，P00CE 23，P0106 2A。

5 傳感器的PVE J2測試

5.1 試驗準備

測試車輛：正式批產下線的車，要求發動機系統排放相關的零部件均為正式批產狀態，及ECM的標定軟件數據為批產狀態。

測試設備：筆記本電腦，DIAGRA D軟件，OBD連接設備Cardaq plus3，函數發生器TOE7761，ECM的BOB分線盒。將設備連接至車上，如圖4。

其他事項：車輛需辦理臨時牌照、保險等合法上路手續，人員稀少的試驗道路，如無法滿足以上條件，則需協調耐久轉轂一個，將車輛固定于轉轂上。

5.2 測試開始

對于第一類電壓類診斷的故障碼：以P0112 00進氣溫度傳感器電路電壓過低為例，其報碼條件如表3：

其報碼條件為：進氣溫度傳感器信號電壓<0.1V，持續時間>1s。結合ECM線束原理圖，找到傳感器2# PIN對應的BOB分線盒的針腳位置（67號）。

初次故障檢測循環：連接相關測試設備，在DIAGRA D軟件里點擊mode4重置各ECU的診斷就緒及清除故障碼，用外接線束將67號針腳接到車身地（即整車負極），車輛鑰匙打為ON狀態，開始記錄測量文件。啟動車輛發動機，進行一次初次故障檢測的循環，當DIAGRA D軟件mode7模式里報出故障P0112 00后，讀取并記錄故障內存信息。將發動機熄火，鑰匙重新打到ON檔，保存測試文件（log）。

故障確認循環：車輛鑰匙打為ON狀態，開始記錄測量文件。啟動車輛發動機，進行再次故障檢測的循環，當DIAGRA D軟件mode3模式里報出故障P0112 00，并且觀察車輛儀表， MIL燈亮起，讀取并記錄故障內存信息。將發動機熄火，鑰匙重新打到ON檔，觀察DIAGRA D軟件modeA模式有故障碼存在后，保存測試文件。

以上兩個測試循環為完整的測試循環。測試完成后，將外接線束拆除，并進行3個無故障循環的運行（目的是讓MIL燈自然熄滅，且mode A故障碼自然消除）。隨后，用mode 4清除ECU的mode 3故障碼，為下一個故障碼的測試做好準備。

對于第二類合理性診斷的故障碼：以P0106 2A進氣壓力傳感器信號值異常無波動故障為例，其報碼條件如表4：

分析其報碼的工況：檢測到的歧管進氣壓力值的波動小于5kPa。車輛要滿足以下行駛工況：啟動時，水溫要大于-8℃或者水溫大于30℃持續運行100s以上的時間，并且要同時滿足發動機轉速大于2000轉、節氣門開度小于14.99%其運行時間為1s以上，發動機轉速小于2000轉、節氣門開度大于14.99%其運行時間為1s以上。

結合上述分析的工況，該故障碼的測試準備：

A、查找ECM線束原理圖，找到傳感器4# PIN對應的BOB分線盒的針腳位置（94號），啟動發動機，在mode 1里查找觀測怠速工況下，進氣歧管的壓力值，為34kPa。通過圖3壓力輸出特性圖及計算公式，算出此時壓力輸出電壓值為1.37V（或通過使用萬用表測量輸出電壓），標記該電壓值。

B、鑰匙打到OFF，熄滅發動機，等待30s ECM完全掉電后，拔開分線盒94號針腳，將函數發生器TOE7761正極通過線束接入94號（ECM端），負極接入傳感器負極1#PIN對應的分線盒124號針腳。打開TOE7761，調節輸出一個穩壓的1.37V直流電壓。

C、mode 1觀察此刻發動機水溫。

初次故障檢測循環：點擊mode4重置各ECU的診斷就緒及清除故障碼，車輛鑰匙打為ON狀態，開始記錄測量文件。啟動車輛發動機，將車行駛至下坡的道路，此時通過油門踏板控制發動機轉速大于2000轉、節氣門開度小于14.99%;將車行駛至上坡的道路，控制發動機轉速小于2000轉、節氣門開度大于14.99%。如車輛在轉轂上測試，可以通過控制臺調整轉轂阻力的方式去模擬上下坡的工況。以上工況覆蓋后，觀察mode 7報出對應故障碼后，讀取并記錄故障內存信息。將車輛停靠在安全位置，發動機熄火，鑰匙重新打到ON檔，保存測試文件。

故障確認循環操作方式同上述。保存測量文件后，即完成該故障碼的測試。

6 結束語

我國國六排放法規堪稱“史上最嚴排放法規”，相較于國五排放法規，PVE測試是新增的內容，納入了企業車型年度一致性檢查工作，對測試及報告主管部門的時間做出了詳細的要求。因此，PVE測試成為車型一致性檢查的重要工作。本文通過介紹了PVE的測試內容，進氣溫度壓力傳感器的工作原理及參數輸出，傳感器的診斷故障碼列表及邏輯解析，選出2個典型的故障碼按正確的流程進行J2測試，得到對應的測試結果。基于此，總結展示了PVE J2測試方法及流程。

參考文獻：

[1]環境保護局，國家質量監督檢驗檢疫總局. GB18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）[S]. 北京：中國環境出版社，2016.

[2]生態環境部機動車排污監控中心，2018年12月版. 輕型車國六標準實施細則（試行）.