某國六車型冷車加速抖動問題分析

李文輝 楊春燕 陳禮明 王哲 王磊 高正麗 李強 趙福成

摘 要：液壓VVT系統作為發動機主流技術被廣泛應用，常見功能失效模式為OCV閥卡滯、跟隨性差，文章主要通過案例解析講述標定策略對VVT系統的影響，為開發提供參考。

關鍵詞：發動機;VVT;OCV閥自清洗;卡滯;OBD診斷

中圖分類號：U464? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）22-95-03

Abstract： Hydraulic VVT system is widely used as a mainstream engine technology. The common failure modes are OCV valve stuck and poor followability. This article mainly uses case analysis to describe the impact of calibration strategies on the VVT system and provide a reference for development.

Keywords： Engine; VVT; OCV cleaning; Stuck; OBD diagnosis

CLC NO.： U464? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-95-03

1 引言

隨著國內汽車發動機技術的不斷革新，VVT系統作為通過改變氣門正時來提升發動機性能、改善排放的一項重要技術深受各主機廠青睞，其中液壓VVT系統以成熟的技術和低成本的優勢被廣泛應用于主流乘用車發動機。其帶來收益的同時，同樣存在各類的失效故障，其中VVT機油控制閥（OCV閥）因清潔度導致的卡滯問題一直困擾著主機廠及制造商，在不斷提升清潔度的同時考慮通過標定策略來改善這一現狀，本文主要通過案例講述VVT系統和標定策略匹配導致的問題。

2 問題背景

某國六車型在冷車加速過程中出現抖動問題，經排查確認是由于OCV閥在動態調節過程中出現相位瞬態偏差>6°CA，觸發OCV閥卡滯自清洗，引起發動機正時相位大幅波動、轉速不穩導致。

3 原因分析

3.1 故障確認

對故障工況進行數據采集，車輛抖動現象出現在發動機目標相位變化時，VVT實際位置與目標位置瞬間出現超過6°CA的偏差，此時觸發OCV閥卡滯自清洗，大占空比調節OCV閥換向供油，VVT驅動凸輪軸提前、滯后交替切換，相位大幅波動引起車輛抖動，故障見圖1。

隨后將VVT工作溫度由55℃提高至80℃驗證故障未復現，更換OCV閥驗證故障未復現。

通過以上反復驗證，初步鎖定本次故障是由于VVT系統在低溫狀態下跟隨性一致性較差，標定數據不能覆蓋造成。

3.2 硬件排查

對故障OCV閥進行性能檢測，符合設計要求。與正常件對比發現中立幅值小于正常件，泄漏量較正常件略大，詳細參數見表1。

3.3 軟件排查

因開發初期未識別到該故障，在同一輛車上使用故障OCV閥和正常件在當前版本標定數據下進行對比驗證，以及開發階段版本標定數據下對比驗證，試驗結果見表2。

根據以上試驗結果，OCV閥性能一致性和標定數據的差異導致了故障的發生，其中18.7°CA的情況是由于相位偏差超過6°CA后進入OCV閥自清洗程序把占空比提高導致的結果。

3.4 標定策略及故障機理

該國六車型發動機在開發時橫展了OCV閥卡滯的歷史故障，為了通過標定策略來降低OCV閥卡滯的故障率，在標定策略中針對3種工況增加了OCV閥自清洗功能。通過驗證，OCV閥自清洗功能可有效排除或切削閥體內部細小雜質，從而降低卡滯故障率。詳細策略見表3，OCV閥自清洗占空比動作信號見圖2，故障機理見圖3。

通過以上驗證在同樣出現相位偏差瞬間>6°CA的情況下，使用開發階段標定數據不會觸發自清洗引發抖動，VVT跟隨性滿足要求。本次問題的直接原因為標定數據中觸發卡滯自清洗延遲時間由2.5s改為0s，變化后的數據不能覆蓋硬件性能的散差，只要VVT跟隨過程中與相位偏差超過6°CA，則立即觸發自清洗。

經排查，卡滯自清洗延遲時間由2.5s改為0s的原因是由于2.5s的延遲時間導致與法規要求的對VVT系統OBD診斷不能正常進行故障計數，不能有效報出故障，不滿足法規要求。

4 制定措施及驗證

4.1 硬件一致性優化

通過加嚴OCV閥換向桿與閥體配合間隙，來實現降低泄漏量，同時中立幅由按上偏差100mA～150mA控制，從而改善VVT跟隨性。考慮液壓VVT系統低溫下跟隨性衰減的特性，在-30℃環境艙經過多樣本極限樣件、不同車輛的組合驗證，優化后的OCV閥跟隨性有一定改善，但不能完全解決相位瞬態偏差>6°CA的問題，驗證結果件表4。

4.2 軟件優化

因卡滯自清洗策略與OBD診斷策略沖突，關閉卡滯自清洗功能，綜上可得出，整車質量對綜合油耗，最大爬坡度、連續換擋加速時間的敏感度最大，傳動系統的效率次之。優化整車質量和提升傳動系統的傳動效率是提升整車性能的重要舉措。整車相關參數細微的改進，車輛性能會有較為顯著的提升。通過對車輛參數的敏感性分析，明確了整車的優化方向。整車輕量化設計，傳動系統傳效率提升是未來工作的重點內容。

3 結論

（1）運用Cruise對不同設計參數的整車動力性與經濟性計算，并將原車仿真結果與基礎車型的試驗數據進行對比，試驗數據驗證了仿真結果的可靠性，說明搭建的仿真模型可對整車性能進行預測分析。通過對不同參數對整車動力性與燃油經濟性的敏感度分析，結果顯示整車總重對整車動力性與經濟性影響程度最高，滾阻次之。

（2）在整車開發初期，提前了解對整車性能影響程度最高的部分參數，并有針對性的進行改進優化，可提升整車開發效率，大大減少試驗次數，節省試驗成本，減小開發周期。

對主要性能影響最靈敏的變量作為調整的主參數，對提高汽車的動力性能及燃油經濟性具有重要的意義。

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