某車(chē)型失火故障模擬分析

李文輝，李強(qiáng)，楊春燕，王哲，王磊，賀禮

（1.315336 浙江省 寧波市 寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司；2.315800 浙江省 寧波市 浙江吉利動(dòng)力總成有限公司）

0 引言

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)失火問(wèn)題模式多樣，問(wèn)題排查難度大，對(duì)解析人員的專(zhuān)業(yè)要求較高，需要經(jīng)過(guò)一系列分析驗(yàn)證，如ECU 數(shù)據(jù)分析、大量的關(guān)聯(lián)硬件更換驗(yàn)證等才能最終鎖定問(wèn)題原因并解決。在許多案例中，故障復(fù)現(xiàn)頻次較低，甚至故障不復(fù)現(xiàn)，給問(wèn)題分析及處理帶來(lái)非常大的困難。

液壓VVT 技術(shù)因較低的成本、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)被主機(jī)廠廣泛采用。VVT 系統(tǒng)直接控制著發(fā)動(dòng)機(jī)的相位，當(dāng)VVT 系統(tǒng)出現(xiàn)失效時(shí)會(huì)直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)性能，甚至出現(xiàn)抖動(dòng)、失火等一系列故障[1]。

本文通過(guò)實(shí)例分析了VVT 系統(tǒng)中OCV 閥偶發(fā)卡滯導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失火，而且當(dāng)失火故障發(fā)生時(shí)，卡滯問(wèn)題又不復(fù)現(xiàn)，最終通過(guò)故障模擬進(jìn)行原因分析。

1 問(wèn)題背景

某車(chē)型在起燃工況出現(xiàn)失火故障，經(jīng)數(shù)據(jù)分析，故障發(fā)生時(shí)進(jìn)氣VVT 相位精細(xì)自學(xué)習(xí)值與初始相位偏差5～6 °CA，導(dǎo)致充氣模型計(jì)算出現(xiàn)偏差，噴油修正系數(shù)降至0.88 附近（正常值一般介于0.92～1.08 之間），冷啟動(dòng)/催化器起燃工況（Lambda開(kāi)環(huán)）出現(xiàn)失火現(xiàn)象，使用INCA 進(jìn)行強(qiáng)制初始自學(xué)習(xí)后，相位自學(xué)習(xí)值處于理論值110.2 °CA 附近，故障排除。

2 原因分析

2.1 故障機(jī)理

故障車(chē)下線(xiàn)（初始自學(xué)習(xí)）進(jìn)氣相位自學(xué)習(xí)值105 °CA 左右（標(biāo)定量為110.2 °CA），故障發(fā)生時(shí)進(jìn)氣相位自學(xué)習(xí)值又回到了110.2 °CA 附近。相位偏差導(dǎo)致進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)刻出現(xiàn)偏差。影響FVBR輸出，充氣斜率和截距計(jì)算得到的rl 出現(xiàn)偏差，進(jìn)一步導(dǎo)致計(jì)算噴油脈寬偏差，fra 修正偏差，開(kāi)環(huán)時(shí)空燃比稀，發(fā)生失火現(xiàn)象。

鑒于問(wèn)題的特殊性，因記錄的初始相位與標(biāo)定量出現(xiàn)偏差，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)實(shí)際相位又恢復(fù)到正常的情況，采取故障模擬的方式排查問(wèn)題真因。

2.2 相位自學(xué)習(xí)觸發(fā)條件（整車(chē)下線(xiàn)時(shí)）

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)水溫40 ℃以上；（2）相對(duì)充氣量為9%～60%；（3）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為600～2 400 r/min；（4）VVT 處于參考位置。

2.3 故障樹(shù)分析

對(duì)影響相位偏差的因素進(jìn)行分析，找出可逆因素進(jìn)行故障模擬試驗(yàn)。魚(yú)翅圖如圖1 所示。魚(yú)翅圖分析如表1 所示。

表1 魚(yú)翅圖分析Tab.1 Shark fin chart analysis

圖1 魚(yú)翅圖Fig.1 Shark fin chart

通過(guò)分析，確定從3 個(gè)可能性因素進(jìn)行故障模擬試驗(yàn)：（1）VVT 未落銷(xiāo)；（2）OCV 閥卡滯；（3）ECU 程序錯(cuò)誤/不合理，重復(fù)自學(xué)習(xí)偏差。

2.4 故障模擬驗(yàn)證

2.4.1 VVT 未落銷(xiāo)

制作無(wú)鎖銷(xiāo)VVT 和原車(chē)狀態(tài)相位進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Test results

經(jīng)過(guò)原車(chē)數(shù)據(jù)和無(wú)鎖銷(xiāo)VVT 30 次試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，自學(xué)習(xí)偏差均在要求范圍110.2±3 °CA之內(nèi)，VVT 未落鎖不會(huì)引起首次自學(xué)習(xí)偏差和精細(xì)自學(xué)習(xí)偏差問(wèn)題，可能性因素排除。

2.4.2 ECU 自學(xué)習(xí)穩(wěn)定性

通過(guò)INCA 采集VVT 自學(xué)習(xí)值，然后強(qiáng)制清除記錄的自學(xué)習(xí)值，讓ECU 反復(fù)進(jìn)行VVT 偏差自學(xué)習(xí)，統(tǒng)計(jì)同一塊ECU 重復(fù)自學(xué)習(xí)偏差。

共進(jìn)行69 次測(cè)試。如圖2 所示，相位自學(xué)習(xí)偏差在-0.35～0.01 °CA 之間，未發(fā)現(xiàn)異常，可能性因素排除。

圖2 試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Test results

2.4.3 OCV 閥卡滯

制作進(jìn)氣OCV 閥卡滯樣件進(jìn)行驗(yàn)證。人為往OCV 閥進(jìn)角腔油道夾塞不同直徑異物，使OCV 閥在不同行程段卡滯，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Test results

通過(guò)故障模擬驗(yàn)證，方案3 當(dāng)OCV 閥遲角腔極小開(kāi)啟，進(jìn)角腔較小開(kāi)啟時(shí)進(jìn)角腔、遲角腔均充油，進(jìn)角腔充油量＞遲角腔，此時(shí)VVT 動(dòng)作，自學(xué)習(xí)相位出現(xiàn)偏差，且＜10 °CA 未達(dá)到報(bào)碼條件[5]，失火故障復(fù)現(xiàn)。由此鎖定問(wèn)題是因?yàn)镺CV 閥偶發(fā)卡滯導(dǎo)致。

2.4.4 原因總結(jié)

結(jié)合故障現(xiàn)象，對(duì)OCV 閥卡滯環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，鎖定在發(fā)動(dòng)機(jī)熱試、冷試磨合完成時(shí)。當(dāng)整車(chē)下線(xiàn)首次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)完成初始相位自學(xué)習(xí)，記錄的相位值基于理論出現(xiàn)了5～6 °CA 的偏差，在后續(xù)車(chē)輛使用過(guò)程中OCV 閥中卡滯物清除，每個(gè)駕駛循環(huán)下記錄的自學(xué)習(xí)相位恢復(fù)到了正常值，此時(shí)與初始相位出現(xiàn)偏差導(dǎo)致故障發(fā)生，如圖3 所示。

圖3 OCV 閥卡滯導(dǎo)致失火機(jī)理Fig.3 Mechanism of misfire caused by stuck OCV valve

3 制定措施、驗(yàn)證

經(jīng)對(duì)標(biāo)及措施驗(yàn)證，在發(fā)動(dòng)機(jī)出廠熱試、冷試磨合完成時(shí)增加OCV 閥自清洗功能，可有效清除異物[6]，規(guī)避發(fā)動(dòng)機(jī)裝車(chē)前因OCV 閥卡滯導(dǎo)致的相位學(xué)習(xí)偏差問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

故障發(fā)生時(shí)相位已恢復(fù)正常，給問(wèn)題排查帶來(lái)較大難度。在問(wèn)題真正原因不能有效復(fù)現(xiàn)的情況下，通過(guò)失效模式分析，采用故障模擬的方法找到了問(wèn)題原因，制定了規(guī)避措施。