应对史上最严的国六解决方案--OBD系统解决方案

yeshuheng 2018-11-24

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OBD系统解决方案

在国六意见稿OBD章节中，前前后后有15条监测项要求，详细规定了故障的监测要求，故障标准和监测条件。OBD系统解决方案的展开，就要从深刻理解法规开始，从法规的要求出发。简单来说，国六征求意见稿的OBD系统要求主要是参考了加州OBD II 2013年的法规要求，同时也引入了OBD II 2015版草案中部分进一步明确，或相对简化的补充规定。

还没有来得及看法规的小伙伴们有福了，为了更好的方便大家理解，我们基于目前已经实施的国五法规，将国六征求意见稿OBD要求中的每个监测项的主要变化概述如下：

表1：国六OBD要求的主要变化

既然法规要求变化了这么多，与国五OBD系统相比，国六OBD也相应在监测内容方面有了不少程度的加严和新增（如图1）。

图1：联电OBD系统解决方案

众所周知，很多监测项点亮故障灯的阀值设定都与OBD的阈值相关。OBD阈值越低，系统亮灯的阀值也会相应降低，意味着需要OBD系统更早更及时地检测出可能的故障，反之亦然。从下图中显见，国六OBD的阈值大致相当于EU6-2阶段的水平，只是国六OBD排放阈值是要求NMHC和NO_x之和，而EU6-2阶段是两种污染物单独考量。展望未来的国六，趋势只有一个，越来越严！

图2：OBD阈值对比

自国五开始，对OBD系统中的部分监测项就有了最小IUPR率的要求，在国六征求意见稿中更是提高了它们的IUPR要求，最小IUPR率限值要求从过渡值0.1提高到了0.336，同时对一些新增监测项相对OBDII-2013采用了放松的IUPR率要求，最小IUPR率限值基本为0.1，以便整车厂积累适应中国市场情况的相关开发经验。

表2：诊断率对比

催化器监测

国六征求意见稿要点：

“车辆排放的NMHC+NO_x超过OBD阈值；”

联电应对方案：

国六催化器诊断仍然沿用国五催化器诊断的策略。我们可以通过监测催化器的储氧量的大小来诊断催化器的转化效率。国六将两种污染物（NMHC和NO_x）的限值合并，需要考虑标定所用的临界催化器的排放应该接近且不超过国六的OBD阈值（NMHC与NO_x之和）。

图3：催化器诊断原理

蒸发系统泄露监测

国六征求意见稿要点：

“当出现下列情况时，OBD系统应检测到蒸发系统故障：

(B) 整个蒸发系统中存在一个或多个泄漏点，这些泄漏点的泄漏量大于或等于直径为1mm的小孔产生的泄漏量；”

联电应对方案：

我们对蒸发系统的泄露监测开发了DMTL和DTESK/EONV方案，客户可以结合自己的情况进行灵活选择。

在DMTL方案中，满足诊断触发条件后，DMTL泵主动向油箱泵气，系统通过回采电机驱动电流来确认充气过程中遇到的阻尼大小，以判断蒸发系统泄漏大小是否达到法规的故障标准。

在DTESK方案中，在怠速工况下，通过打开碳罐冲洗阀与进气歧管等真空区域连通，使蒸发系统产生一个欠压，通过观测蒸发系统密闭环境下的欠压恢复能力来判断其实际泄漏大小。

在EONV方案中，通过监测停机后油箱压力的变化幅度，来判断蒸发系统的泄露大小。

脱附流量监测

国六征求意见稿要点：

“当出现下列情况时，OBD系统应检测到蒸发系统故障：

（A） OBD系统监测不到从燃油蒸发系统到发动机（指到发动机进气系统被封闭的区域）的脱附流量；

……

（D）对于增压进气发动机车辆上的高负荷的脱附管路（例如，在进气歧管压力大于环境压力的条件下的炭罐蒸发系统脱附管路），如果没有从蒸发系统到发动机的脱附气流，OBD系统应能监测到故障。”

联电应对方案：

车辆的炭罐在吸附了一定量的油气后，如果不能及时脱附就会有进入大气，污染空气的风险，国六则需要对脱附的流量进行监测。系统通过主动控制碳罐冲洗阀开度，比较碳罐阀开启前后混合气浓度、充气量或压力信号的变化，来判断脱附管路是否有故障。

二次空气系统监测

国六征求意见稿要点：

“如果二次空气喷射系统老化或者劣化不会导致排放超过OBD阈值，当检测不到空气流量时，OBD系统也应检测出故障。”

联电应对方案：

图4：二次空气系统诊断方案

通过在二次空气阀前的管路加装压力传感器，利用二次空气系统压力传感器信号的变化进行诊断。

排气传感器监测

国六征求意见稿要点：

“后氧传感器：

（C）用于其它监测的传感器性能诊断

OBD系统应至少在断油时（如减速断油）检测到由浓到稀的慢响应故障。对由浓到稀过程的响应检查应监测以下两部分内容：1、断油开始前，从浓混合气状态（如0.7V）开始断油，到稀混合气状态（如0.1V）的过程中传感器的响应时间；2、传感器中间信号转换时间（例如从0.55V变到0.3V的时间）。”

联电应对方案：

通过被动或者主动的方式，监测前氧传感器的周期是否变长或者响应是否变慢。与国五的诊断方案相比，国六的方案还增加了在断油发生时，监测后氧信号由浓到稀的响应时间。

曲轴箱强制通风（PCV）系统监测

国六征求意见稿要点：

“如果车辆使用了PCV系统，制造厂应对PCV系统进行监测，确保系统完整性。对无曲轴箱排放控制要求的车辆不需要进行PCV系统监测。”

联电应对方案：

对于不能满足法规所规定的豁免条款的PCV系统，需要在PCV管路中增加压力传感器，通过监测PCV管路的压力变化，来完成诊断。

发动机冷却系统监测

国六征求意见稿要点：

“对装有节温器的车辆，OBD系统应监测节温器的工作状态是否正常。

OBD系统应监测发动机冷却液温度（ECT）传感器电路连续性、数值超范围和合理性故障。”

联电应对方案：

支持双水温传感器进行节温器诊断的方案。通过分别布置在发动机出水口和冷却系大循环的两个水温传感器来诊断节温器泄露或卡死故障。在发动机暖机过程中，冷却液应处于小循环；如果节温器出现泄露，大循环水路温度将不断上升，发动机出水口和大循环水温传感器的温差值将不断缩小，当两者差值小于标定的阈值，系统判断节温器出现泄露故障。

对于冷却液温度传感器的诊断，通过建立水温模型，来预测发动机冷却系的最低和最高理论温度，当发动机出水口主水温传感器的指示温度低于最低理论温度或高于最高理论温度，系统判断水温传感器出现信号漂移故障。