柴油機OBD實際監測頻率技術研究

李宗立，吳濤

（1.無錫偉博汽車科技有限公司，江蘇 無錫 214000；2.云內動力股份有限公司無錫分公司，江蘇 無錫 214000）

柴油機OBD實際監測頻率技術研究

李宗立1，吳濤2

（1.無錫偉博汽車科技有限公司，江蘇 無錫 214000；2.云內動力股份有限公司無錫分公司，江蘇 無錫 214000）

介紹了OBD實際監測頻率（IUPR）的定義、監測對象、法規要求及認證過程，并結合項目經驗對特定監測項的分子計數器和分母計數器、一般分母計數器的控制策略進行概述。通過對循環工況進行分解分析，并進行簡單修正滿足OBD實驗認證需求。分子計數器和分母計數器都是統計量，IUPR為二者的比值，由數理特性可以得出：經過一定的行駛里程后，同一OBD系族的相同監測項的IUPR率必將趨于某一穩定值。

OBD；監測頻率；柴油機

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

隨著國內汽車保有量的不斷增加，其帶來的環境問題已不容忽視，為此政府發布了更為嚴格的技術法規以應對改善環境的需求。全國自2017年7月1日起，所有制造、進口、銷售和注冊登記的重型柴油車，須符合國五要求；全國自2018年1月1日起，所有制造、進口、銷售和注冊登記的輕型柴油車，須符合國五要求。目前發動機電子控制系統都具有自診斷功能，俗稱車載診斷（On-Board Diagnosis ，簡稱OBD）系統，它對車輛維護、車輛狀態起到了重要的指示作用。在國五階段OBD系統將新增監測內容：實際監測頻率IUPR（In Use Performance Ratio），本文介紹了IUPR[1]的定義、法規要求、控制策略及驗證過程。

1、IUPR概述

整車國五排放測試認證采用的是NEDC循環工況，由于和實際運行工況并不一致，某些監測項可能在實際道路駕駛過程中無法完成監測。基于此，最新法規明確指出了某些非連續檢測項測試頻率的性能參數，確保車輛在實際使用過程中OBD功能的真實有效性。IUPR是指滿足電控系統設定的監測條件的次數與車輛實際行駛事件的次數的比值，反映了隨車OBD系統對某一監測項的實際監測能力。

1.1 基本定義

法規定義OBD系統某一特定監測項M的實際監測頻率（IUPRM）為：

為確保所有的制造廠都能以相同的方式追溯IUPRM，法規明確給出了分子計數器、分母計數器、一般分母計數器及點火循環計數器的定義和要求。

1.1.1 分子計數器

分子計數器是測量汽車執行某一特定監測項的次數。若制造廠沒有合理的技術性理由，每個運轉循環分子計數器增加應不超過1次。

1.1.2 分母計數器

分母計數器是測量汽車實際行駛事件的次數，并考慮特定監測項的特定使能條件。在一次運轉循環期間，若無功能禁用事件發生，則在該運轉循環中分母計數器應至少增加1次。

1.1.3 一般分母計數器

一般分母計數器是測量汽車運行的次數。在單個運行循環中，當且僅當滿足下列所有條件時，計數器將加1次。

1）在海拔低于2440m 并且環境溫度大于或等于-7°C時，發動機起動累計運行時間大于或等于600s ；

2）在海拔低于2440m 并且環境溫度大于或等于-7°C時，汽車以40km/h或以上的速度累計運行的時間大于或等于300s ；

3）在海拔低于2440m 并且環境溫度大于或等于-7°C時，汽車連續怠速運行（空擋怠速）時間大于或等于30s。

1.1.4 點火循環計數器

點火循環計數器記錄汽車經歷的點火循環的次數。在每個運轉循環中，點火循環計數器的增加將不會超過1次。

1.2 監測對象

對于裝有壓燃式發動機的汽車，監測對象包括NMHC催化器（每組被分別報告）、NOX催化器（如NOX吸附器、NOX反應劑/催化劑系統，每組分別報告）、SCR后處理系統、顆粒捕集器、排氣傳感器、EGR系統、VVT系統、增壓控制系統等。

1.3 法規要求

在國五階段，對應某一特定檢測項M，若某一年度制造的且屬于某一OBD系族的所有汽車同時滿足下列2個要求：

1）IUPRM的平均值≥0.1；

2）超過50% 的汽車的IUPRM的值≥0.1；

則認為隨車OBD系統符合對IUPRM的要求。

實驗車輛汽車應至少已經使用15000km，且不超過100000km。

在某一OBD系族的首個帶 IUPR 的車型開始銷售后的18 個月內，且以后每隔 18 個月，制造廠應向認證機構證明OBD認證報告中的所有監測項均滿足以上統計要求。

2、IUPR的控制策略

當監測到某一故障后，OBD系統應在10s內停止與之相關的監測項的分子計數器、分母計數器的進一步增加；當故障消除后，OBD系統應在10s內恢復與之相關的監測項的功能。

當特定監測項分母計數器定義的使能條件（即車速、發動機速度、冷卻液溫度、油門開度等）不滿足設定要求時，OBD系統應在10s內停止該監測項的分母計數器的進一步增加；當使能條件滿足時，OBD系統應在10s內恢復該監測項的功能。

當動力輸出裝置（PTO）運行后，OBD系統應在10s內停止與之相關的監測項的分子計數器、分母計數器的進一步增加；當動力輸出裝置（PTO）停止運行后，OBD系統應在10s內恢復先前停止的相關監測。

當監測到一般分母計數器定義的使能條件（即環境溫度、環境壓力、車速、連續怠速時長、累積運行時長等）不滿足設定要求時，OBD系統應在10s內停止一般分母計數器的進一步增加；當使能條件滿足時，OBD系統應在10s內恢復該監測的功能。

依據特定監測項的信號特點，進行使能條件和監測工況配置，某一特定監測項只能配置一個相關的物理使能條件并進行使能工況（有4種）設置；目前監測工況包括一般狀態、冷啟動狀態、800公里路程、常溫狀態，通過狀態位進行配置，可以設置一種或多種，通過定義的優先級進行唯一監測工況選擇。

液體（機油、發動機冷卻液、燃油）溫度傳感器、氣體（環境溫度、進氣溫度、增壓空氣、進氣歧管、EGR冷卻后、廢氣渦輪前、DOC前后）溫度傳感器僅在冷起動運轉工況時對監測項進行監測。

對于特定監測部件OBD系統僅報告所有相關監測項的最低比值，同時報告相應的分子計數器和分母計數器，若同一部件有兩個或多個監測項具有相同的比值，則應報告分母計數器最高的那組分子計數器、分母計數器。

若某一特定監測項的分子或分母計數器達到了它的最大值，則相對應的兩個計數器在再次增加之前都應除以2；若點火循環計數器或一般分母計數器達到了它的最大值，則相應的計數器應在再次增加的時候變為0。

3、IUPR功能的循環驗證

在型式檢測機構進行OBD認證實驗時，需要記錄特定監測項的分子數和分母數。我國采用NEDC循環作為OBD型式認證實驗循環。該循環[1]由1部和2部兩個部分組成。

1部包括4個相同的市區運轉循環。每個市區循環的理論行駛距離是1.013Km，有效行駛時間為195s，平均車速19 Km/h，最高車速50 Km/h，包含15個工況，具體操作見表1所示。

表1 NEDC循環1部（市區循環）

2部為1個市郊運轉循環。該循環的理論行駛距離是6.955Km，有效行駛時間為400s，平均車速62.6 Km/h，最高車速120 Km/h，包含13個工況，具體操作見表2所示。

根據表1和表2的循環工況狀態，可以看出：循環1部中車輛最長的連續怠時間為21s，2部中車輛最長的持續怠速時間為20s，循環1部和2部結合時最長的連續怠速時間是27s；在整個循環中車速≥40 Km/h的累積時間約為370s，車輛累積起動時間為1180s。NEDC循環工況不滿足法規對一般分母計數器的增長要求（車輛連續怠速時間≥30s），針對這一問題，需要在循環工況跑完后人為增加10～20s的怠速運轉時間，修正后的NEDC循環使沒有禁用監測項的分母計數器、一般分母計數器都能夠加1 次。

表2 NEDC循環2部（市郊循環）

5、結束語

1）IUPR是對OBD系統功能的進一步完善，它能夠有效地監督電控系統設定的系統診斷的合理有效性，促使整車廠采用符合實際行駛工況的OBD技術方案，對與排放有關的關鍵零部件的狀態進行有效監控。

2）除某些特殊條件下（冷啟動、800公里路程等）的監測項，在修正后的OBD型式認證循環內，分子計數器、分母計數器、一般分母計數器、點火循環計數器都能夠加1次。

3）IUPR是統計量的比值，經過一定的行駛里程后，同一OBD系族相同監測項的IUPR率必將趨于某一穩定值。

[1] GB 18352.5-2013,輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第五階段)[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，就職于無錫偉博汽車科技有限公司。主要從事柴油機標定工作。