基于GPF温度传感器的量产车评估测试方法研究_陈旭健.pdf
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1、学术|制造研究ACADEMIC018AUTO DRIVING&SERVICE2022.12基于 GPF 温度传感器的量产车评估测试方法研究(上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州 545007)陈旭健、赵况、张业海摘要:国六车型的量产车评估(PVE)测试,作为企业每年生产一致性检查的重要内容,驱使企业不断发展测试技术。本文以汽油机颗粒捕集器(GPF)温度传感器的PVE J2 测试为研究对象,介绍了传感器工作原理及技术参数,解析其具体的诊断逻辑,在规范的试验流程下,进行逐个类型的故障码的演示,并总结测试经验。试验结果表明,试验流程符合法规要求,测量文件有效;测试方法高效,可供整车其他排放相关零部件测
2、试借鉴。关键词:国六排放;PVE 测试;GPF 温度传感器;诊断逻辑;电气类诊断;合理性诊断;冷起动校验诊断中图分类号:U467.2 文献标识码:A0 引言面对日益严峻的环保形势,环境保护部(现为生态环境部)和国家质量监督检验检疫总局联合发布的 GB18352.62016轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)(简称国六法规),于 2020 年 7 月 1 日起实施。其中,生产一致性章节要求整车生产企业须每年进行车载诊断系统(OBD)生产一致性检查,量产车评估(PVE)则是测试的关键检查项。生态环境部机动车排污监控中心于 2018 年 12 月发布轻型车国六标准实施细则(试行),在试验
3、流程等方面落实了具体的细则。但是,其测试方法在行业里处于初步认知状态,尤其是具体零部件的 J2 监控要求验证。PVE 是在国六标准之下新增的内容,需要在量产车的 OBD 系统上进行验证,且 J2 试验是整个 PVE 测试工作中最复杂的,需要对所有涉及排放相关的故障码逐一验证1。本文以汽油机颗粒捕集器(GPF)温度传感器的 PVE 测试为研究对象,介绍了温度传感器的工作原理及技术参数,解析故障码的诊断逻辑,提出具体的试验方法。通过试验表明,文中提出的试验方法对于整车 PVE 测试具有开拓意义。1 PVE 测试的内容OBD(On Board Diagnostic)是汽车用于排放控制系统监测的车载诊
4、断系统。当与排放相关的任何部件发生故障时,OBD系统应监测到故障,将相应的故障代码存入车载电脑,并点亮故障指示灯(MIL)。驾驶员或汽车维修人员能够通过一个标准的诊断系统识别故障代码2。PVE(Production Vehicle Evaluation,即量产车辆评估测试)是 OBD 系统的功能性项目试验里的重要内容,是企业生产一致性工作的组成部分3,包括 JA7.1 标准化验证、JA7.2 监测要求验证(简称 J2)以及 JA7.3 在用监测性能验证。其中,J2 是整车 PVE 测试的核心,其主要测试内容为:验证 OBD 系统监测条件满足每一个诊断要求时,OBD 系统应检测到故障,点亮 MI
5、L 并存储确认和永久故障码。以本司某手动挡车型为例,其 J2 测试的整车诊断故障码总数为 252 个,用时约 2 个月。本文以其中一个零部件(即 GPF温度传感器)为选择对象,研究其测试方法。2 GPF 温度传感器的技术参数及工作原理了解 GPF 温度传感器的技术参数及工作原理是整个试验的基础工作。该传感器布置于 GPF 前端,用来监测车辆运行中 GPF的入口温度,以便预估 GPF 的载体温度,防止 GPF 再生过程中因为温度过高损坏载体。GPF 温度传感器为模拟信号输出,起到辅助诊断的作用4(图 1)。本文研究的 GPF 温度传感器为国际知名传感器制造商所生产,其主要技术参数如图 2 所示。
6、GPF 温度传感器的核心元件为铂电阻,为正温度系数热敏电阻(PTC)。其电阻随排气温度的变化而变化,进而获得相应的排图 1 GPF 温度传感器及安装位置图 2 GPF 温度传感器主要技术参数学术|制造研究ACADEMIC019AUTO DRIVING&SERVICE2022.12气温度数据5。GPF 温度传感器的温度与电阻的对应关系如下:Rs=Rl+R0(1+T+T2)(1)式中 RsGPF 温度传感器电阻 Rl外接线的线阻,取Rl=1 R0传感器温度为 0时的基准电阻,取R0=200 T传感器温度、材料系数(=3.8310-3,=-5.8510-7)由式(1)可得 GPF 温度传感器的温度-
7、电阻关系(图 3a)。传感器安装外接电路需要配置供电电源和上拉电阻(图 3b),供电电压Up为 5.00 V;上拉电阻Rp为 1 000.0 的上拉电阻。即是传感器信号输出的电压U0为诊断参数。为方便试验过程中快速查询,绘制各主要温度点下对应的传感器阻值及信号电压(表 1)。包括笔记本电脑、DiagRA D 软件、OBD 连接设备 Cardaq plus3、函数发生器 TOE7761 以及发动机控制单元(ECU)分线盒。将设备连接至车上,连接方式如图 4 所示。表 1 各主要温度点的传感器阻值及电压信号表 2 传感器故障码列表表 3 电气类诊断监控表图 3 GPF 温度传感器温度-电阻曲线及测
8、试外接电路图 4 设备连接示意图T/Rs/U0/V-40170.20.730201.00.8425220.10.9050239.00.96100276.41.08200349.51.29300420.21.48400488.61.64500554.61.78600618.31.91700679.72.02800738.72.12900795.42.22950822.82.251 000849.72.30序号故障码释义1P0545 00GPF温度传感器电路电压过低2P0546 00GPF温度传感器电路电压过高3P2080 62GPF温度传感器信号实际与模型偏差大4P2080 2AGPF温度传感器
9、信号粘滞5P20E2 24GPF温度传感器冷起动校验不合理(正偏差)6P20E2 23GPF温度传感器冷起动校验不合理(负偏差)故障码监控策略说明监测参数阀值辅助参数激活条件故障需时MIL激活循环P0545 00电路电压过低电压0.20 V点火开关ON2 s2P0546 00电路电压过高电压4.80 V点火开关ON2 s23 PVE J2 试验3.1 试验准备试验对象为生产线正式批量生产下线的车辆,要求发动机系统排放相关的零部件和 ECU 标定数据均为批产状态。试验设备3.2 诊断逻辑解析解析故障码的诊断逻辑是试验的关键。查阅该车型OBD监测的排放控制系统信息表(以下简称监控表),提取 GPF
10、 温度传感器相关的诊断故障码信息(表 2)。结合列表,将故障码分成以下类别。第一类为电气类诊断,如 P0545 00 和 P0546 00,用于监测信号接到电源或搭铁。第二类为合理性诊断,如 P2080 62 和 P2080 2A,用于监测信号输出的合理性。第三类为冷起动校验诊断,如 P20E2 24、P20E2 23,用于监测信号在冷机起动时刻温度基准的合理性。3.3 电气类诊断测试根据故障码 P0545 00 和 P0546 00 的监控表信息(表 3,分别对这 2 个故障码进行测试。首先测试故障码 P0545 00。未决故障循环:设备连接就绪,在 DIAGRA D 软件里点击mode4
11、清除原车故障码,用外接线束将 ECU 的 34 号端子接搭学术|制造研究ACADEMIC020AUTO DRIVING&SERVICE2022.12铁。由于信号接到地线,电压会被拉低至 0.00 V,将钥匙打为 ON 状态,开始记录测量文件。起动车辆进入发动机怠速状态,进行初次故障检测的循环。当软件 mode7(排放相关的未决故障码)模式里报出故障P0545 00 后,将发动机熄火,钥匙重新打到 ON 挡,保存测量文件。确认故障循环:保持以上故障注入状态,点火开关处于 ON 状态时,记录测量文件。起动发动机,进行再次故障检测的循环,当软件 mode3(排放相关的确认故障码)模式里报出故障 P0
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