某車型失火故障模擬分析

李文輝，李強，楊春燕，王哲，王磊，賀禮

（1.315336 浙江省 寧波市 寧波吉利羅佑發動機零部件有限公司；2.315800 浙江省 寧波市 浙江吉利動力總成有限公司）

0 引言

汽車發動機失火問題模式多樣，問題排查難度大，對解析人員的專業要求較高，需要經過一系列分析驗證，如ECU 數據分析、大量的關聯硬件更換驗證等才能最終鎖定問題原因并解決。在許多案例中，故障復現頻次較低，甚至故障不復現，給問題分析及處理帶來非常大的困難。

液壓VVT 技術因較低的成本、簡單的結構被主機廠廣泛采用。VVT 系統直接控制著發動機的相位，當VVT 系統出現失效時會直接影響到發動機性能，甚至出現抖動、失火等一系列故障[1]。

本文通過實例分析了VVT 系統中OCV 閥偶發卡滯導致發動機失火，而且當失火故障發生時，卡滯問題又不復現，最終通過故障模擬進行原因分析。

1 問題背景

某車型在起燃工況出現失火故障，經數據分析，故障發生時進氣VVT 相位精細自學習值與初始相位偏差5～6 °CA，導致充氣模型計算出現偏差，噴油修正系數降至0.88 附近（正常值一般介于0.92～1.08 之間），冷啟動/催化器起燃工況（Lambda開環）出現失火現象，使用INCA 進行強制初始自學習后，相位自學習值處于理論值110.2 °CA 附近，故障排除。

2 原因分析

2.1 故障機理

故障車下線（初始自學習）進氣相位自學習值105 °CA 左右（標定量為110.2 °CA），故障發生時進氣相位自學習值又回到了110.2 °CA 附近。相位偏差導致進氣門關閉時刻出現偏差。影響FVBR輸出，充氣斜率和截距計算得到的rl 出現偏差，進一步導致計算噴油脈寬偏差，fra 修正偏差，開環時空燃比稀，發生失火現象。

鑒于問題的特殊性，因記錄的初始相位與標定量出現偏差，當故障發生時實際相位又恢復到正常的情況，采取故障模擬的方式排查問題真因。

2.2 相位自學習觸發條件（整車下線時）

（1）發動機水溫40 ℃以上；（2）相對充氣量為9%～60%；（3）發動機轉速為600～2 400 r/min；（4）VVT 處于參考位置。

2.3 故障樹分析

對影響相位偏差的因素進行分析，找出可逆因素進行故障模擬試驗。魚翅圖如圖1 所示。魚翅圖分析如表1 所示。

表1 魚翅圖分析Tab.1 Shark fin chart analysis

圖1 魚翅圖Fig.1 Shark fin chart

通過分析，確定從3 個可能性因素進行故障模擬試驗：（1）VVT 未落銷；（2）OCV 閥卡滯；（3）ECU 程序錯誤/不合理，重復自學習偏差。

2.4 故障模擬驗證

2.4.1 VVT 未落銷

制作無鎖銷VVT 和原車狀態相位進行對比，試驗結果見表2。

表2 試驗結果Tab.2 Test results

經過原車數據和無鎖銷VVT 30 次試驗結果對比分析，自學習偏差均在要求范圍110.2±3 °CA之內，VVT 未落鎖不會引起首次自學習偏差和精細自學習偏差問題，可能性因素排除。

2.4.2 ECU 自學習穩定性

通過INCA 采集VVT 自學習值，然后強制清除記錄的自學習值，讓ECU 反復進行VVT 偏差自學習，統計同一塊ECU 重復自學習偏差。

共進行69 次測試。如圖2 所示，相位自學習偏差在-0.35～0.01 °CA 之間，未發現異常，可能性因素排除。

圖2 試驗結果Fig.2 Test results

2.4.3 OCV 閥卡滯

制作進氣OCV 閥卡滯樣件進行驗證。人為往OCV 閥進角腔油道夾塞不同直徑異物，使OCV 閥在不同行程段卡滯，試驗結果見表3。

表3 試驗結果Tab.3 Test results

通過故障模擬驗證，方案3 當OCV 閥遲角腔極小開啟，進角腔較小開啟時進角腔、遲角腔均充油，進角腔充油量＞遲角腔，此時VVT 動作，自學習相位出現偏差，且＜10 °CA 未達到報碼條件[5]，失火故障復現。由此鎖定問題是因為OCV 閥偶發卡滯導致。

2.4.4 原因總結

結合故障現象，對OCV 閥卡滯環節進行分析，鎖定在發動機熱試、冷試磨合完成時。當整車下線首次啟動發動機完成初始相位自學習，記錄的相位值基于理論出現了5～6 °CA 的偏差，在后續車輛使用過程中OCV 閥中卡滯物清除，每個駕駛循環下記錄的自學習相位恢復到了正常值，此時與初始相位出現偏差導致故障發生，如圖3 所示。

圖3 OCV 閥卡滯導致失火機理Fig.3 Mechanism of misfire caused by stuck OCV valve

3 制定措施、驗證

經對標及措施驗證，在發動機出廠熱試、冷試磨合完成時增加OCV 閥自清洗功能，可有效清除異物[6]，規避發動機裝車前因OCV 閥卡滯導致的相位學習偏差問題。

4 結語

故障發生時相位已恢復正常，給問題排查帶來較大難度。在問題真正原因不能有效復現的情況下，通過失效模式分析，采用故障模擬的方法找到了問題原因，制定了規避措施。