轻型车国六IUPR符合性验证方法研究

彭有荣、袁观练

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

0 引言

汽车是当今社会需求量最高的交通工具，然而伴随着汽车产业的蓬勃发展，造成的环境 问题已经愈发不容小觑[1]。随着汽车保有量的日益增大，我国的汽车尾气排放法规也日趋严格和完善。OBD是排放控制系统中的重要一环，它通过车内发动机电子控制单元（ECU，Electronic Control Unit）监测车辆在实际使用时排放系统的工作状况，并能监测 排放系统的故障，确保有效控制在用机动车的排放[2]。

GB 18352.6—2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》[3]（即常说的国六排放法规）对OBD系统的要求，较GB 18352.5—2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》[4]（即国五排放法规）有了较大的不同。主要体现在：增加了要求监控的部件，如冷却系统、燃油蒸发系统、GPF（汽油机颗粒物捕集器）、冷起动减排等；降低了故障排放阈值，需要更早地监测出故障；在用车监控频率（即IUPR率）方面要求更高，基本从国五的0.100提高到了0.336。

实际测试中，IUPR率受到影响因素较多，如驾驶工况、驾驶习惯和行驶里程等，都会影响各监测项诊断完成所需达到的条件。在确认各监测项的IUPR分子、分母均能在全球统一轻型车辆测试循环（WLTC循环）中增长后，应对车辆实际道路的诊断完成和对IUPR表现进行验证。

本文针对为满足国六法规开发的某款全新车型，制定出了一套IUPR实际道路验证方案，根据该方法完成了该车型的IUPR符合性验证。

1 IUPR功能介绍

1.1 IUPR简介

IUPR是用于监测非连续性OBD诊断的计数器，代表了车辆运行过程中诊断发生的真实频率（满足基本驾驶工况条件下的诊断完成次数）[5]，一定程度上反映了OBD系统的设计水平。IUPR率体现了车辆运行期间各环保关键零部件的诊断频率，频率越高说明诊断完成率越高，排放相关部件老化时可以更快监测出故障，快速指示驾驶员及时修复故障，对降低车辆的污染物排放有非常重要的作用。

根据国六法规要求，对于装配点燃式发动机的汽车，IUPR监测的主要内容包括：催化器（每组分别报告）；氧传感器，包括次级氧传感器（每个传感器分别报告）；废气再循环（EGR）系统；可变气门正时（VVT）系统；二次空气系统；蒸发系统；颗粒物捕集器（GPF）；综合零部件；冷起动减排；曲轴箱强制通风（PCV）系统；冷却系统等。其中前7项都是法规要求跟踪并报告的监测项。

1.2 国六法规要求对比

国六法规与国五法规关于IUPR的主要要求对比如表1所示，主要体现在：要求跟踪报告和输出IUPR率的监测项增加了二次空气系统、蒸发系统泄漏和GPF等；国五法规要求的最小IUPR率为0.100，国而六法规按照不同监测项对IUPR率作不同的要求，总体要求更加严苛。

表1 国六法规和国五法规关于IUPR的主要要求对比

1.3 IUPR率的计算和输出

IUPR率的基础计算公式如下：

式中：分子计数是经历某一特定监测出故障所必须的全部条件都满足的车辆运行次数，除特殊技术需求外，每个运转循环分子最多只能增加一次；分母计数器是在一个驾驶循环中，当满足了一定的环境条件以及车辆运行条件后，每个监测的分母计数都应在10 s内增加。

每个驾驶循环IUPR率计算功能框图如图1所示。

图1 IUPR率计算功能框图

1.4 IUPR 率监管要求

国六法规规定了IUPR率的监管方式。量产车辆评估测试（Production Vehicle Evaluation，简称PVE）作为生产车辆OBD系统生产一致性（COP）自我检查的重要组成部分，车辆正式量产之后，企业需提交PVE测试计划和报告，并接受监督检查。PVE测试由标准化验证、监测要求验证以及在用监测性能的验证和报告三部分组成，生产企业应当以OBD系统为基础编制PVE测试计划，并在OBD系族内分别划分标准化验证（J1）、监测要求验证（J2）以及在用监测性能测试分组（J3），根据分组情况选择代表性车辆测试和数据统计，定期向监管部门提交计划报告。

IUPR 率的监管主要通过J3测试完成，生产企业需根据不同的OBD系统选取满足要求的车型，在售后端挑选合适的在用车辆，并统计相关在用车辆的IUPR率。对于测试中发现的问题，企业应及时向主管部门报告，并按要求及时修正。对于已销售车辆，应在规定的期限内修正。

2 IUPR 实车路试验证

某车型已完成OBD标定工作，WLTC循环可以完成所有监测项的OBD诊断且IUPR分子、分母正常增长。现需对其进行IUPR路试验证，确认其是否满足法规要求。

2.1 资源准备

考虑到试验结果的一致性以及数据的说服性，参与试验的车辆和人员需要尽可能多。因试验资源有限，试验周期短，本次试验准备了2辆接近批量生产状态的车辆以及2名有经验的驾驶员。每辆车都装上行驶记录仪或者电脑记录相关参数，便于分析试验过程的数据。试验前对驾驶员进行培训，要求他们按照日常驾驶习惯进行试验；试验过程中有任何问题均需向上反馈，保证实验数据的完整性。

2.2 试验路线规划

试验路线需要选取贴近不同客户正式用车场景，比如城市工况、城郊工况、早晚高峰、乡村道路、城市快速路机高速路等，还要考虑每条试验路线需要尽可能满足通用分母增加的 条件。经过多次实际道路勘察，挑选出了7条试验路线，分别定义成A～G路线（表2）。在实验进行的时候，2辆车每条路线均需至少完成4次，每天可随机选取路线交叉进行路试。需要注意的是，蒸发泄漏检测要在冷机起动工况，故进行试验计划时需考虑保证每天至少1次冷机起动循环次数，覆盖冷机高峰、热机非高峰、冷机非高峰和热机高峰等4种情况。

表2 IUPR试验路线及工况

2.3 路试结果分析

2辆试验车IUPR路试结果以及不同路况下IUPR率数据分别如表3、表4和表5所示。

表3 1号车IUPR路试结果（通用分母增加64）

表4 2号车IUPR路试结果（通用分母增加60）

表5 不同驾驶工况各监测项IUPR率数据（2辆车实验数据合并）

从2辆车的测试结果来看，所有法规要求的IUPR输出项都高于法规的要求并有一定的安全余量。因驾驶员不同，驾驶风格也影响到了最终各监测项的的IUPR率。另外，实际路况并非一成不变，某些驾驶工况如高峰期拥堵，因驾驶车速较低、红绿灯等待时间短等因素使得怠速时间不够，造成了通用分母增长条件未达到，导致出现了部分监测项IUPR率大于1的情况，说明部分监测在通用分母增长条件达成前就已经完成。

不同驾驶工况对各监测项的诊断完成有不同的影响（表5）。因为蒸发泄漏监测要求车辆冷机起动，故其分子、分母增长基数较少。但是IUPR率是法规要求的3倍以上，试验数据可以采用。前氧传感器诊断需要在较为稳态的工况进行诊断，在城市拥堵路况诊断完成率较低；VVT诊断需要通过加减速控制加速踏板变化完成诊断，故而在城市快速或者高速驾驶这种稳态工况下的诊断完成率偏低。

由于EGR和VVT的IUPR率使用同一个输出通道，输出两者中IUPR率较低的那项。可以看到实际测试结果中，该项IUPR率满足法规要求，但仍有提升空间。后续除了通过继续优化相关标定参数提升IUPR率外，也需要密切关注PVE测试计划中J3的验证结果是否满足在用车抽查的要求。

此外，通过路试时记录的测量数据也可以看到，一些监测项如综合零部件、冷却系统 、PCV、合理性诊断和冷起动减排等，国六法规并没有要求报告输出。这是因为这些监测项的诊断完成条件比较容易达到，因此它们的IUPR率也能满足国六法规的要求。

3 结束语

国六法规严苛的要求是各个车企面临的巨大挑战。通过路试可以看到，该车型的IUPR率满足国六法规要求，提升了我们对该车型的在用车符合性抽查的信心。本文中描述的IUPR路试方法可以作为一个标准的验证流程，用于不同OBD系统车型的合规性验证。在后续的 PVE测试计划的J3测试过程中，我们也需要去充分了解不同客户的驾驶习惯对其使用车辆IUPR率的影响，据此去优化验证方法、路线，指导IUPR功能的标定匹配开发。