輕型車國六IUPR符合性驗證方法研究

彭有榮 袁觀練

關鍵詞：國六法規；OBD；IUPR；實際道路

0引言

汽車是當今社會需求量最高的交通工具，然而伴隨著汽車產業的蓬勃發展，造成的環境問題已經愈發不容小覷[1]。隨著汽車保有量的日益增大，我國的汽車尾氣排放法規也日趨嚴格和完善。OBD是排放控制系統中的重要一環，它通過車內發動機電子控制單元（ECU，ElectronicControlUnit）監測車輛在實際使用時排放系統的工作狀況，并能監測排放系統的故障，確保有效控制在用機動車的排放[2]。

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）》[3]（即常說的國六排放法規）對OBD系統的要求，較GB18352.5—2013《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》[4]（即國五排放法規）有了較大的不同。主要體現在：增加了要求監控的部件，如冷卻系統、燃油蒸發系統、GPF（汽油機顆粒物捕集器）、冷起動減排等；降低了故障排放閾值，需要更早地監測出故障；在用車監控頻率（即IUPR率）方面要求更高，基本從國五的0.100提高到了0.336。

實際測試中，IUPR率受到影響因素較多，如駕駛工況、駕駛習慣和行駛里程等，都會影響各監測項診斷完成所需達到的條件。在確認各監測項的IUPR分子、分母均能在全球統一輕型車輛測試循環（WLTC循環）中增長后，應對車輛實際道路的診斷完成和對IUPR表現進行驗證。

本文針對為滿足國六法規開發的某款全新車型，制定出了一套IUPR實際道路驗證方案，根據該方法完成了該車型的IUPR符合性驗證。

1IUPR功能介紹

1.1IUPR簡介

IUPR是用于監測非連續性OBD診斷的計數器，代表了車輛運行過程中診斷發生的真實頻率（滿足基本駕駛工況條件下的診斷完成次數）[5]，一定程度上反映了OBD系統的設計水平。IUPR率體現了車輛運行期間各環保關鍵零部件的診斷頻率，頻率越高說明診斷完成率越高，排放相關部件老化時可以更快監測出故障，快速指示駕駛員及時修復故障，對降低車輛的污染物排放有非常重要的作用。

根據國六法規要求，對于裝配點燃式發動機的汽車，IUPR監測的主要內容包括：催化器（每組分別報告）；氧傳感器，包括次級氧傳感器（每個傳感器分別報告）；廢氣再循環（EGR）系統；可變氣門正時（VVT）系統；二次空氣系統；蒸發系統；顆粒物捕集器（GPF）；綜合零部件；冷起動減排；曲軸箱強制通風（PCV）系統；冷卻系統等。其中前7項都是法規要求跟蹤并報告的監測項。

1.2國六法規要求對比

國六法規與國五法規關于IUPR的主要要求對比如表1所示，主要體現在：要求跟蹤報告和輸出IUPR率的監測項增加了二次空氣系統、蒸發系統泄漏和GPF等；國五法規要求的最小IUPR率為0.100，國而六法規按照不同監測項對IUPR率作不同的要求，總體要求更加嚴苛。

1.3IUPR率的計算和輸出

IUPR率的基礎計算公式如下：

IUPR率=分子計數器/分母計數器（1）

式中：分子計數是經歷某一特定監測出故障所必須的全部條件都滿足的車輛運行次數，除特殊技術需求外，每個運轉循環分子最多只能增加一次；分母計數器是在一個駕駛循環中，當滿足了一定的環境條件以及車輛運行條件后，每個監測的分母計數都應在10s內增加。

每個駕駛循環IUPR率計算功能框圖如圖1所示。

1.4IUPR率監管要求

國六法規規定了IUPR率的監管方式。量產車輛評估測試（ProductionVehicleEvaluation，簡稱PVE）作為生產車輛OBD系統生產一致性（COP）自我檢查的重要組成部分，車輛正式量產之后，企業需提交PVE測試計劃和報告，并接受監督檢查。PVE測試由標準化驗證、監測要求驗證以及在用監測性能的驗證和報告三部分組成，生產企業應當以OBD系統為基礎編制PVE測試計劃，并在OBD系族內分別劃分標準化驗證（J1）、監測要求驗證（J2）以及在用監測性能測試分組（J3），根據分組情況選擇代表性車輛測試和數據統計，定期向監管部門提交計劃報告。

IUPR率的監管主要通過J3測試完成，生產企業需根據不同的OBD系統選取滿足要求的車型，在售后端挑選合適的在用車輛，并統計相關在用車輛的IUPR率。對于測試中發現的問題，企業應及時向主管部門報告，并按要求及時修正。對于已銷售車輛，應在規定的期限內修正。

2IUPR實車路試驗證

某車型已完成OBD標定工作，WLTC循環可以完成所有監測項的OBD診斷且IUPR分子、分母正常增長?，F需對其進行IUPR路試驗證，確認其是否滿足法規要求。

2.1資源準備

考慮到試驗結果的一致性以及數據的說服性，參與試驗的車輛和人員需要盡可能多。因試驗資源有限，試驗周期短，本次試驗準備了2輛接近批量生產狀態的車輛以及2名有經驗的駕駛員。每輛車都裝上行駛記錄儀或者電腦記錄相關參數，便于分析試驗過程的數據。試驗前對駕駛員進行培訓，要求他們按照日常駕駛習慣進行試驗；試驗過程中有任何問題均需向上反饋，保證實驗數據的完整性。

2.2試驗路線規劃

試驗路線需要選取貼近不同客戶正式用車場景，比如城市工況、城郊工況、早晚高峰、鄉村道路、城市快速路機高速路等，還要考慮每條試驗路線需要盡可能滿足通用分母增加的條件。經過多次實際道路勘察，挑選出了7條試驗路線，分別定義成A～G路線（表2）。在實驗進行的時候，2輛車每條路線均需至少完成4次，每天可隨機選取路線交叉進行路試。需要注意的是，蒸發泄漏檢測要在冷機起動工況，故進行試驗計劃時需考慮保證每天至少1次冷機起動循環次數，覆蓋冷機高峰、熱機非高峰、冷機非高峰和熱機高峰等4種情況。

2.3路試結果分析

2輛試驗車IUPR路試結果以及不同路況下IUPR率數據分別如表3、表4和表5所示。

從2輛車的測試結果來看，所有法規要求的IUPR輸出項都高于法規的要求并有一定的安全余量。因駕駛員不同，駕駛風格也影響到了最終各監測項的的IUPR率。另外，實際路況并非一成不變，某些駕駛工況如高峰期擁堵，因駕駛車速較低、紅綠燈等待時間短等因素使得怠速時間不夠，造成了通用分母增長條件未達到，導致出現了部分監測項IUPR率大于1的情況，說明部分監測在通用分母增長條件達成前就已經完成。

不同駕駛工況對各監測項的診斷完成有不同的影響（表5）。因為蒸發泄漏監測要求車輛冷機起動，故其分子、分母增長基數較少。但是IUPR率是法規要求的3倍以上，試驗數據可以采用。前氧傳感器診斷需要在較為穩態的工況進行診斷，在城市擁堵路況診斷完成率較低；VVT診斷需要通過加減速控制加速踏板變化完成診斷，故而在城市快速或者高速駕駛這種穩態工況下的診斷完成率偏低。

由于EGR和VVT的IUPR率使用同一個輸出通道，輸出兩者中IUPR率較低的那項?？梢钥吹綄嶋H測試結果中，該項IUPR率滿足法規要求，但仍有提升空間。后續除了通過繼續優化相關標定參數提升IUPR率外，也需要密切關注PVE測試計劃中J3的驗證結果是否滿足在用車抽查的要求。

此外，通過路試時記錄的測量數據也可以看到，一些監測項如綜合零部件、冷卻系統、PCV、合理性診斷和冷起動減排等，國六法規并沒有要求報告輸出。這是因為這些監測項的診斷完成條件比較容易達到，因此它們的IUPR率也能滿足國六法規的要求。

3結束語

國六法規嚴苛的要求是各個車企面臨的巨大挑戰。通過路試可以看到，該車型的IUPR率滿足國六法規要求，提升了我們對該車型的在用車符合性抽查的信心。本文中描述的IUPR路試方法可以作為一個標準的驗證流程，用于不同OBD系統車型的合規性驗證。在后續的PVE測試計劃的J3測試過程中，我們也需要去充分了解不同客戶的駕駛習慣對其使用車輛IUPR率的影響，據此去優化驗證方法、路線，指導IUPR功能的標定匹配開發。