輕型汽油車PVE 測試方法的研究

張盼望陳哲遠桂佩佩

（廣東汽車檢測中心有限公司）

隨著國六標準的實施，汽車企業需要對其所生產的車輛動力總成控制器故障診斷模塊進行生產一致性檢查，在車輛正式量產后，汽車企業需提交相應的測試計劃和報告[1]。量產車評估（Production Vehicle Evaluation,PVE）測試是國六標準中新增的內容。PVE 包括標準化驗證（J1）、監測要求驗證（J2）和在用監測性能驗證（J3）三部分，PVE J2 是PVE 測試的重點和難點，同時要求對所有故障碼進行驗證，而故障模擬方法的設計是難點，汽車企業的PVE 測試大部分是通過手動來完成的[2,3]。本文研究故障模擬方法，在掌握車載診斷系統（On-board Diagnostics,OBD）原理的基礎上，通過測試軟件可以完成對控制器各種故障的植入、故障碼讀取和清除，分析了PVE 的測試方法。

1 PVE 測試所用的設備

OBD 系統是一套存儲在汽車控制器中的車載診斷系統，它監控著與排放相關的部件，確保車輛的排放始終達標[4]。如果與排放相關的部件出現故障，儀表盤上會顯示點亮故障指示燈（Malfunction Indicator Lamp,MIL），相應的故障碼會存儲在系統中，以便后期的維修。OBD 系統提供了不同可讀取的模式，Mode 1 模式可讀取到車輛動力總成動態數據；Mode 3 存儲確認故障碼，在第一個駕駛循環中，OBD 系統監測到故障時，把故障生成的未決故障碼存儲到Mode 7 中，同時MIL燈處于熄滅的狀態。第二個駕駛循環中，OBD 系統再次監測到該故障時，MIL 燈會被點亮，并把生成的確認故障碼存儲到Mode 3 中；Mode 4 用來清除與排放相關的診斷信息；Mode A 存儲與排放相關的永久性故障碼[5]。

PVE 測試過程中所用的設備，如圖1 所示。它們分別是信號轉接盒、SU160 和PC 機。信號轉接盒上的引腳與線束原理圖上的引腳一一對應，方便測試員查找部件對應的引腳，提高了測試的效率；SU160 可以自動化地實現發動機控制單元(EngineControl Unit,ECU)部分特殊引腳電氣故障的模擬，方便對OBD 系統進行驗證，SU160 包括電壓和電阻通道，通過植入電壓或電阻可以模擬與傳感器相關的故障。PC 機中安裝有eDiAT軟件，與OBD 接口連接后可以讀到車輛動力總成等的信息。

圖1 PVE 測試所用的工具

2 PVE 基本方法及故障分類

2.1 PVE 測試方法

1）PVE 測試分為動態測試和靜態測試，PVE J1 標準化驗證是靜態測試，PVE 測試人員根據軟件的提示逐步進行操作即可。本部分驗證是指根據SAE J1978標準要求來驗證車輛和掃描工具通訊是否正常，并驗證被測部件和系統的就緒狀態，當有故障時MIL 燈是否點亮。

2）PVE J2 監測要求驗證是PVE 測試中的重點和難點，需對OBD 系統和故障碼進行全面的評估，當激活條件和閾值滿足故障碼的要求時，OBD 系統應檢測到故障，并點亮MIL 燈并存儲未決故障碼、確認故障碼和永久故障碼。故障碼的測試流程如下所述，在車輛上電無故障碼的狀態下，對數據進行保存；第一個駕駛循環后，根據故障的診斷原理制造出未決故障，報出后復位插座并對數據進行保存；第二個駕駛循環后，維持原有故障，OBD 系統報確認故障同時MIL 燈點亮，復位插座并保存數據；下電上電，MIL 燈點亮并報永久故障；進行第三個駕駛循環并維持一段時間，修復未決故障并保存數據；進行第四個駕駛循環并維持一段時間，修復永久故障并保存數據；進行第五個駕駛循環并維持一段時間，對累加點火計數器進行記錄；第六個駕駛循環后確認永久故障消失并MIL 燈熄滅；車輛上電狀態下，用Mode4 清除確認故障碼。

3）PVE J3 在用監測性能驗證是PVE 測試中的第三部分，是指收集量產后一段時間內車輛的在用監測性能數據、生產企業、車型等信息。

2.2 故障分類

輕型汽油車故障碼的數量大概有380 個，重型汽車的故障碼大概有1 000 個，經比較輕型汽油車故障碼的數量較少，一部分故障碼會引起汽車超過排放限值。故障碼的分類依據故障碼的類型和所使用的模擬方法，以便后期的測試，故障碼分為以下幾類，分別是斷路、短路、電壓過低或過高、合理性、硬件模擬和無法模擬的故障碼[6]。無法模擬的故障碼是指需破壞車輛的部件才能模擬，而這種情況不符合PVE 的測試要求，PVE測試過程中要求不能使用軟件修改標定量或破壞車輛的部件。

3 PVE 故障模擬方法

3.1 合理性故障

合理性故障指傳感器的輸入信號值與參考值不一致，造成OBD 報出相應的故障。其中包括電子油門踏板位置傳感器信號不合理、進氣壓力傳感器壓力超范圍低故障和排氣凸輪軸傳感器信號不合理故障等。

電子油門踏板位置傳感器信號合理性的連線圖，如圖2 所示。模擬合理性故障的方法為，在線束原理圖上找到傳感器信號線對應的引腳，把SU160 其中一個電壓通道與傳感器信號線的引腳進行連接，通過SU160 植入一定的電壓，使車輛運行在一定的工況下，從而報出合理性的故障。

圖2 合理性故障導線連接圖

冷卻液溫度傳感器1 電路電壓合理故障的模擬方法為，在線束原理圖上找到傳感器信號線對應的引腳，把SU160 其中一個電壓通道與傳感器信號線的引腳進行連接，把編寫的程序導入到相應的軟件中，導入時間模塊，合理性故障的流程，如圖3 所示。調用函數1 通過SU160 發送高電壓，在函數2 中設置發送高電壓的頻率，調用函數3 通過SU160 發送低電壓，在函數4 中設置發送低電壓的頻率，當報出合理性故障時，程序結束運行。

圖3 合理性故障的流程圖

3.2 電路故障類

3.2.1 斷路和短路

斷路故障是指執行器或傳感器的控制電路所對應的引腳被斷開從而造成的一種故障。包括上游氧傳感器加熱控制電路、中冷水泵控制電路和二級機油泵控制電路等。斷路故障的模擬方法為，在線束原理圖上找到對應部件控制電路的引腳，接下來從信號轉接盒上拔掉對應的引腳，從而報出相應的故障，模擬斷路故障時，車輛的工況一般為怠速。

短路是指用導線把傳感器或執行器的控制電路引腳連接到電源或地的引腳上。包括下游氧傳感器控制電路和電子節氣門驅動級控制電路等。短路故障的模擬方法為在線束原理上找到對應的控制電路引腳，用導線連接到地端或電源端的引腳。進氣歧管壓力傳感器對地短路的連線圖，如圖4 所示。

圖4 短路故障的連線圖

3.2.2 電壓過低或過高

汽車上所用傳感器的工作電壓在0.2～4.8 V 之間，當ECU 接收到的電壓不在工作范圍之內時，OBD 會報出電壓過高或過低的故障，電壓過低或過高故障主要包括二級機油泵控制電路和輪增壓器電子廢氣門位置傳感器控制電路等。模擬低電壓過低故障的方法為在線束原理圖上找到傳感器或執行器控制電路的引腳，并把該引腳短接到地端引腳，根據診斷的需求來選擇車輛工況，大多數情況下為怠速工況。

3.3 硬件模擬故障

硬件模擬故障是PVE 測試中的一種故障，它需要使用相關的零部件進行故障的模擬，如電子節氣門堵塞、中冷水泵的卡滯和催化器老化等，其中電子節氣門的堵塞，需把空濾端和電子節氣門前端的管道進行拆卸，用相應的部件把電子節氣門前端的管道進行堵塞，在怠速的工況下，報出相應的故障。

4 結論

PVE 包括標準化驗證（J1）、監測要求驗證（J2）和在用監測性能驗證（J3），PVE J1 和PVE J3 較為簡單，PVE J2 需花大量的時間來完成，而故障模擬方法的設計是PVE J2 測試的關鍵。文中通過使用信號轉接盒、SU160 設備和上位機軟件，可以通過自動化的方式來完成故障的模擬，提高了測試效率和準確性，部分故障的模擬無法自動化，PVE 故障模擬的方法有待深入研究。