某车型失火故障模拟分析

李文辉，李强，杨春燕，王哲，王磊，贺礼

（1.315336 浙江省 宁波市 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司；2.315800 浙江省 宁波市 浙江吉利动力总成有限公司）

0 引言

汽车发动机失火问题模式多样，问题排查难度大，对解析人员的专业要求较高，需要经过一系列分析验证，如ECU 数据分析、大量的关联硬件更换验证等才能最终锁定问题原因并解决。在许多案例中，故障复现频次较低，甚至故障不复现，给问题分析及处理带来非常大的困难。

液压VVT 技术因较低的成本、简单的结构被主机厂广泛采用。VVT 系统直接控制着发动机的相位，当VVT 系统出现失效时会直接影响到发动机性能，甚至出现抖动、失火等一系列故障[1]。

本文通过实例分析了VVT 系统中OCV 阀偶发卡滞导致发动机失火，而且当失火故障发生时，卡滞问题又不复现，最终通过故障模拟进行原因分析。

1 问题背景

某车型在起燃工况出现失火故障，经数据分析，故障发生时进气VVT 相位精细自学习值与初始相位偏差5～6 °CA，导致充气模型计算出现偏差，喷油修正系数降至0.88 附近（正常值一般介于0.92～1.08 之间），冷启动/催化器起燃工况（Lambda开环）出现失火现象，使用INCA 进行强制初始自学习后，相位自学习值处于理论值110.2 °CA 附近，故障排除。

2 原因分析

2.1 故障机理

故障车下线（初始自学习）进气相位自学习值105 °CA 左右（标定量为110.2 °CA），故障发生时进气相位自学习值又回到了110.2 °CA 附近。相位偏差导致进气门关闭时刻出现偏差。影响FVBR输出，充气斜率和截距计算得到的rl 出现偏差，进一步导致计算喷油脉宽偏差，fra 修正偏差，开环时空燃比稀，发生失火现象。

鉴于问题的特殊性，因记录的初始相位与标定量出现偏差，当故障发生时实际相位又恢复到正常的情况，采取故障模拟的方式排查问题真因。

2.2 相位自学习触发条件（整车下线时）

（1）发动机水温40 ℃以上；（2）相对充气量为9%～60%；（3）发动机转速为600～2 400 r/min；（4）VVT 处于参考位置。

2.3 故障树分析

对影响相位偏差的因素进行分析，找出可逆因素进行故障模拟试验。鱼翅图如图1 所示。鱼翅图分析如表1 所示。

表1 鱼翅图分析Tab.1 Shark fin chart analysis

图1 鱼翅图Fig.1 Shark fin chart

通过分析，确定从3 个可能性因素进行故障模拟试验：（1）VVT 未落销；（2）OCV 阀卡滞；（3）ECU 程序错误/不合理，重复自学习偏差。

2.4 故障模拟验证

2.4.1 VVT 未落销

制作无锁销VVT 和原车状态相位进行对比，试验结果见表2。

表2 试验结果Tab.2 Test results

经过原车数据和无锁销VVT 30 次试验结果对比分析，自学习偏差均在要求范围110.2±3 °CA之内，VVT 未落锁不会引起首次自学习偏差和精细自学习偏差问题，可能性因素排除。

2.4.2 ECU 自学习稳定性

通过INCA 采集VVT 自学习值，然后强制清除记录的自学习值，让ECU 反复进行VVT 偏差自学习，统计同一块ECU 重复自学习偏差。

共进行69 次测试。如图2 所示，相位自学习偏差在-0.35～0.01 °CA 之间，未发现异常，可能性因素排除。

图2 试验结果Fig.2 Test results

2.4.3 OCV 阀卡滞

制作进气OCV 阀卡滞样件进行验证。人为往OCV 阀进角腔油道夹塞不同直径异物，使OCV 阀在不同行程段卡滞，试验结果见表3。

表3 试验结果Tab.3 Test results

通过故障模拟验证，方案3 当OCV 阀迟角腔极小开启，进角腔较小开启时进角腔、迟角腔均充油，进角腔充油量＞迟角腔，此时VVT 动作，自学习相位出现偏差，且＜10 °CA 未达到报码条件[5]，失火故障复现。由此锁定问题是因为OCV 阀偶发卡滞导致。

2.4.4 原因总结

结合故障现象，对OCV 阀卡滞环节进行分析，锁定在发动机热试、冷试磨合完成时。当整车下线首次启动发动机完成初始相位自学习，记录的相位值基于理论出现了5～6 °CA 的偏差，在后续车辆使用过程中OCV 阀中卡滞物清除，每个驾驶循环下记录的自学习相位恢复到了正常值，此时与初始相位出现偏差导致故障发生，如图3 所示。

图3 OCV 阀卡滞导致失火机理Fig.3 Mechanism of misfire caused by stuck OCV valve

3 制定措施、验证

经对标及措施验证，在发动机出厂热试、冷试磨合完成时增加OCV 阀自清洗功能，可有效清除异物[6]，规避发动机装车前因OCV 阀卡滞导致的相位学习偏差问题。

4 结语

故障发生时相位已恢复正常，给问题排查带来较大难度。在问题真正原因不能有效复现的情况下，通过失效模式分析，采用故障模拟的方法找到了问题原因，制定了规避措施。