某国六车型冷车加速抖动问题分析

李文辉 杨春燕 陈礼明 王哲 王磊 高正丽 李强 赵福成

摘 要：液压VVT系统作为发动机主流技术被广泛应用，常见功能失效模式为OCV阀卡滞、跟随性差，文章主要通过案例解析讲述标定策略对VVT系统的影响，为开发提供参考。

关键词：发动机;VVT;OCV阀自清洗;卡滞;OBD诊断

中图分类号：U464  文献标识码：A  文章编号：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

隨着国内汽车发动机技术的不断革新，VVT系统作为通过改变气门正时来提升发动机性能、改善排放的一项重要技术深受各主机厂青睐，其中液压VVT系统以成熟的技术和低成本的优势被广泛应用于主流乘用车发动机。其带来收益的同时，同样存在各类的失效故障，其中VVT机油控制阀（OCV阀）因清洁度导致的卡滞问题一直困扰着主机厂及制造商，在不断提升清洁度的同时考虑通过标定策略来改善这一现状，本文主要通过案例讲述VVT系统和标定策略匹配导致的问题。

2 问题背景

某国六车型在冷车加速过程中出现抖动问题，经排查确认是由于OCV阀在动态调节过程中出现相位瞬态偏差>6°CA，触发OCV阀卡滞自清洗，引起发动机正时相位大幅波动、转速不稳导致。

3 原因分析

3.1 故障确认

对故障工况进行数据采集，车辆抖动现象出现在发动机目标相位变化时，VVT实际位置与目标位置瞬间出现超过6°CA的偏差，此时触发OCV阀卡滞自清洗，大占空比调节OCV阀换向供油，VVT驱动凸轮轴提前、滞后交替切换，相位大幅波动引起车辆抖动，故障见图1。

随后将VVT工作温度由55℃提高至80℃验证故障未复现，更换OCV阀验证故障未复现。

通过以上反复验证，初步锁定本次故障是由于VVT系统在低温状态下跟随性一致性较差，标定数据不能覆盖造成。

3.2 硬件排查

对故障OCV阀进行性能检测，符合设计要求。与正常件对比发现中立幅值小于正常件，泄漏量较正常件略大，详细参数见表1。

3.3 软件排查

因开发初期未识别到该故障，在同一辆车上使用故障OCV阀和正常件在当前版本标定数据下进行对比验证，以及开发阶段版本标定数据下对比验证，试验结果见表2。

根据以上试验结果，OCV阀性能一致性和标定数据的差异导致了故障的发生，其中18.7°CA的情况是由于相位偏差超过6°CA后进入OCV阀自清洗程序把占空比提高导致的结果。

3.4 标定策略及故障机理

该国六车型发动机在开发时横展了OCV阀卡滞的历史故障，为了通过标定策略来降低OCV阀卡滞的故障率，在标定策略中针对3种工况增加了OCV阀自清洗功能。通过验证，OCV阀自清洗功能可有效排除或切削阀体内部细小杂质，从而降低卡滞故障率。详细策略见表3，OCV阀自清洗占空比动作信号见图2，故障机理见图3。

通过以上验证在同样出现相位偏差瞬间>6°CA的情况下，使用开发阶段标定数据不会触发自清洗引发抖动，VVT跟随性满足要求。本次问题的直接原因为标定数据中触发卡滞自清洗延迟时间由2.5s改为0s，变化后的数据不能覆盖硬件性能的散差，只要VVT跟随过程中与相位偏差超过6°CA，则立即触发自清洗。

经排查，卡滞自清洗延迟时间由2.5s改为0s的原因是由于2.5s的延迟时间导致与法规要求的对VVT系统OBD诊断不能正常进行故障计数，不能有效报出故障，不满足法规要求。

4 制定措施及验证

4.1 硬件一致性优化

通过加严OCV阀换向杆与阀体配合间隙，来实现降低泄漏量，同时中立幅由按上偏差100mA～150mA控制，从而改善VVT跟随性。考虑液压VVT系统低温下跟随性衰减的特性，在-30℃环境舱经过多样本极限样件、不同车辆的组合验证，优化后的OCV阀跟随性有一定改善，但不能完全解决相位瞬态偏差>6°CA的问题，验证结果件表4。

4.2 软件优化

因卡滞自清洗策略与OBD诊断策略冲突，关闭卡滞自清洗功能，综上可得出，整车质量对综合油耗，最大爬坡度、连续换挡加速时间的敏感度最大，传动系统的效率次之。优化整车质量和提升传动系统的传动效率是提升整车性能的重要举措。整车相关参数细微的改进，车辆性能会有较为显著的提升。通过对车辆参数的敏感性分析，明确了整车的优化方向。整车轻量化设计，传动系统传效率提升是未来工作的重点内容。

3 结论

（1）运用Cruise对不同设计参数的整车动力性与经济性计算，并将原车仿真结果与基础车型的试验数据进行对比，试验数据验证了仿真结果的可靠性，说明搭建的仿真模型可对整车性能进行预测分析。通过对不同参数对整车动力性与燃油经济性的敏感度分析，结果显示整车总重对整车动力性与经济性影响程度最高，滚阻次之。

（2）在整车开发初期，提前了解对整车性能影响程度最高的部分参数，并有针对性的进行改进优化，可提升整车开发效率，大大减少试验次数，节省试验成本，减小开发周期。

对主要性能影响最灵敏的变量作为调整的主参数，对提高汽车的动力性能及燃油经济性具有重要的意义。

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