李文輝 楊春燕 陳禮明 王哲 王磊 高正麗 李強(qiáng) 趙福成

摘 要：液壓VVT系統(tǒng)作為發(fā)動(dòng)機(jī)主流技術(shù)被廣泛應(yīng)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(biāo)定策略對VVT系統(tǒng)的影響，為開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);VVT;OCV閥自清洗;卡滯;OBD診斷

中圖分類號(hào)：U464? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：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(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷革新，VVT系統(tǒng)作為通過改變氣門正時(shí)來提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能、改善排放的一項(xiàng)重要技術(shù)深受各主機(jī)廠青睞，其中液壓VVT系統(tǒng)以成熟的技術(shù)和低成本的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于主流乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)。其帶來收益的同時(shí)，同樣存在各類的失效故障，其中VVT機(jī)油控制閥（OCV閥）因清潔度導(dǎo)致的卡滯問題一直困擾著主機(jī)廠及制造商，在不斷提升清潔度的同時(shí)考慮通過標(biāo)定策略來改善這一現(xiàn)狀，本文主要通過案例講述VVT系統(tǒng)和標(biāo)定策略匹配導(dǎo)致的問題。

2 問題背景

某國六車型在冷車加速過程中出現(xiàn)抖動(dòng)問題，經(jīng)排查確認(rèn)是由于OCV閥在動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)相位瞬態(tài)偏差>6°CA，觸發(fā)OCV閥卡滯自清洗，引起發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)相位大幅波動(dòng)、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)導(dǎo)致。

3 原因分析

3.1 故障確認(rèn)

對故障工況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，車輛抖動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)相位變化時(shí)，VVT實(shí)際位置與目標(biāo)位置瞬間出現(xiàn)超過6°CA的偏差，此時(shí)觸發(fā)OCV閥卡滯自清洗，大占空比調(diào)節(jié)OCV閥換向供油，VVT驅(qū)動(dòng)凸輪軸提前、滯后交替切換，相位大幅波動(dòng)引起車輛抖動(dòng)，故障見圖1。

隨后將VVT工作溫度由55℃提高至80℃驗(yàn)證故障未復(fù)現(xiàn)，更換OCV閥驗(yàn)證故障未復(fù)現(xiàn)。

通過以上反復(fù)驗(yàn)證，初步鎖定本次故障是由于VVT系統(tǒng)在低溫狀態(tài)下跟隨性一致性較差，標(biāo)定數(shù)據(jù)不能覆蓋造成。

3.2 硬件排查

對故障OCV閥進(jìn)行性能檢測，符合設(shè)計(jì)要求。與正常件對比發(fā)現(xiàn)中立幅值小于正常件，泄漏量較正常件略大，詳細(xì)參數(shù)見表1。

3.3 軟件排查

因開發(fā)初期未識(shí)別到該故障，在同一輛車上使用故障OCV閥和正常件在當(dāng)前版本標(biāo)定數(shù)據(jù)下進(jìn)行對比驗(yàn)證，以及開發(fā)階段版本標(biāo)定數(shù)據(jù)下對比驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，OCV閥性能一致性和標(biāo)定數(shù)據(jù)的差異導(dǎo)致了故障的發(fā)生，其中18.7°CA的情況是由于相位偏差超過6°CA后進(jìn)入OCV閥自清洗程序把占空比提高導(dǎo)致的結(jié)果。

3.4 標(biāo)定策略及故障機(jī)理

該國六車型發(fā)動(dòng)機(jī)在開發(fā)時(shí)橫展了OCV閥卡滯的歷史故障，為了通過標(biāo)定策略來降低OCV閥卡滯的故障率，在標(biāo)定策略中針對3種工況增加了OCV閥自清洗功能。通過驗(yàn)證，OCV閥自清洗功能可有效排除或切削閥體內(nèi)部細(xì)小雜質(zhì)，從而降低卡滯故障率。詳細(xì)策略見表3，OCV閥自清洗占空比動(dòng)作信號(hào)見圖2，故障機(jī)理見圖3。

通過以上驗(yàn)證在同樣出現(xiàn)相位偏差瞬間>6°CA的情況下，使用開發(fā)階段標(biāo)定數(shù)據(jù)不會(huì)觸發(fā)自清洗引發(fā)抖動(dòng)，VVT跟隨性滿足要求。本次問題的直接原因?yàn)闃?biāo)定數(shù)據(jù)中觸發(fā)卡滯自清洗延遲時(shí)間由2.5s改為0s，變化后的數(shù)據(jù)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(fā)自清洗。

經(jīng)排查，卡滯自清洗延遲時(shí)間由2.5s改為0s的原因是由于2.5s的延遲時(shí)間導(dǎo)致與法規(guī)要求的對VVT系統(tǒng)OBD診斷不能正常進(jìn)行故障計(jì)數(shù)，不能有效報(bào)出故障，不滿足法規(guī)要求。

4 制定措施及驗(yàn)證

4.1 硬件一致性優(yōu)化

通過加嚴(yán)OCV閥換向桿與閥體配合間隙，來實(shí)現(xiàn)降低泄漏量，同時(shí)中立幅由按上偏差100mA～150mA控制，從而改善VVT跟隨性?？紤]液壓VVT系統(tǒng)低溫下跟隨性衰減的特性，在-30℃環(huán)境艙經(jīng)過多樣本極限樣件、不同車輛的組合驗(yàn)證，優(yōu)化后的OCV閥跟隨性有一定改善，但不能完全解決相位瞬態(tài)偏差>6°CA的問題，驗(yàn)證結(jié)果件表4。

4.2 軟件優(yōu)化

因卡滯自清洗策略與OBD診斷策略沖突，關(guān)閉卡滯自清洗功能，綜上可得出，整車質(zhì)量對綜合油耗，最大爬坡度、連續(xù)換擋加速時(shí)間的敏感度最大，傳動(dòng)系統(tǒng)的效率次之。優(yōu)化整車質(zhì)量和提升傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率是提升整車性能的重要舉措。整車相關(guān)參數(shù)細(xì)微的改進(jìn)，車輛性能會(huì)有較為顯著的提升。通過對車輛參數(shù)的敏感性分析，明確了整車的優(yōu)化方向。整車輕量化設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)傳效率提升是未來工作的重點(diǎn)內(nèi)容。

3 結(jié)論

（1）運(yùn)用Cruise對不同設(shè)計(jì)參數(shù)的整車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性計(jì)算，并將原車仿真結(jié)果與基礎(chǔ)車型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了仿真結(jié)果的可靠性，說明搭建的仿真模型可對整車性能進(jìn)行預(yù)測分析。通過對不同參數(shù)對整車動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性的敏感度分析，結(jié)果顯示整車總重對整車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性影響程度最高，滾阻次之。

（2）在整車開發(fā)初期，提前了解對整車性能影響程度最高的部分參數(shù)，并有針對性的進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，可提升整車開發(fā)效率，大大減少試驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省試驗(yàn)成本，減小開發(fā)周期。

對主要性能影響最靈敏的變量作為調(diào)整的主參數(shù)，對提高汽車的動(dòng)力性能及燃油經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義。

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