混合動(dòng)力系統(tǒng)VVT響應(yīng)性故障在線診斷策略開發(fā)

王沛，王字滿，張冬生，劉少飛

(1.北汽福田汽車股份有限公司，北京 102206；2.北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院，北京 100081)

可變氣門正時(shí)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)、內(nèi)部EGR等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，目前已成為發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排所必不可少的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，這同時(shí)也意味著當(dāng)該執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障時(shí)，將對(duì)排放性能惡化帶來重要影響。

《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)第六階段)》(以下簡(jiǎn)稱國(guó)六法規(guī))J.4.12.1要求，如果車輛使用了VVT系統(tǒng)，OBD系統(tǒng)應(yīng)監(jiān)測(cè)控制目標(biāo)錯(cuò)誤和響應(yīng)遲緩故障。當(dāng)前主流的診斷策略要求VVT從參考位置運(yùn)行至較大開度位置，并在此期間實(shí)時(shí)監(jiān)控目標(biāo)VVT角度與實(shí)際VVT角度偏差以確認(rèn)其響應(yīng)性故障表現(xiàn)?！豆?jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》已明確指出混合動(dòng)力技術(shù)是未來發(fā)展方向之一，各大整車企業(yè)已開始布局混動(dòng)技術(shù)作為中長(zhǎng)期方案。由于混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)主要運(yùn)行在燃油經(jīng)濟(jì)性區(qū)域且工況穩(wěn)定，VVT的動(dòng)作范圍與變化波動(dòng)程度均小于純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式，此時(shí)傳統(tǒng)的診斷策略可能會(huì)出現(xiàn)診斷完成困難以及極端狀態(tài)下的誤診斷現(xiàn)象。

綜上所述，為適應(yīng)混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)診斷需求，需要對(duì)VVT診斷策略進(jìn)行優(yōu)化，使之在不需要強(qiáng)實(shí)時(shí)性與大動(dòng)作范圍診斷條件的同時(shí)，依然能夠在法規(guī)循環(huán)中實(shí)現(xiàn)故障模式判斷。

1 VVT診斷功能基礎(chǔ)

1.1 VVT工作原理

VVT系統(tǒng)主要由可變相位器(CVCP)以及機(jī)油控制閥(OCV)構(gòu)成，ECU通過控制CVCP兩側(cè)腔室機(jī)油壓力變化，從而使得轉(zhuǎn)子(與凸輪軸相連)相對(duì)于正時(shí)鏈輪發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)相位調(diào)節(jié)的目的，其中CVCP兩側(cè)機(jī)油壓力變化通過控制OCV來實(shí)現(xiàn)，而OCV的位置調(diào)節(jié)則受控于目標(biāo)與實(shí)際VVT位置的偏差。圖1示出VVT系統(tǒng)控制過程。

圖1 VVT系統(tǒng)控制過程

正常情況下，ECU根據(jù)各傳感器信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)工況，計(jì)算當(dāng)前最優(yōu)目標(biāo)VVT位置，并向OCV發(fā)出控制指令，完成凸輪相位調(diào)節(jié)，期間ECU通過曲軸與凸輪軸傳感器信號(hào)獲得實(shí)際VVT位置，并計(jì)算目標(biāo)與實(shí)際位置偏差實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。當(dāng)VVT系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將無(wú)法運(yùn)行在最佳進(jìn)氣充量與配氣相位工況，由此帶來排放與經(jīng)濟(jì)性能惡化；同時(shí)VVT實(shí)際位置長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法響應(yīng)目標(biāo)位置，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)載過高，嚴(yán)重時(shí)將造成VVT驅(qū)動(dòng)級(jí)系統(tǒng)損壞。因此無(wú)論是考慮排放角度還是出于零部件保護(hù)目的，都有必要對(duì)VVT系統(tǒng)故障狀態(tài)進(jìn)行診斷。

1.2 VVT診斷基礎(chǔ)

VVT響應(yīng)性故障包括卡滯性故障與慢響應(yīng)故障兩種類型，其中卡滯性故障表示實(shí)際VVT卡滯在某個(gè)角度位置并與目標(biāo)位置存在較大的差距，慢響應(yīng)故障雖然也表現(xiàn)為實(shí)際與目標(biāo)位置的偏差，但其實(shí)際位置是可以向目標(biāo)位置移動(dòng)的，只是所需時(shí)間更長(zhǎng)。

當(dāng)前VVT響應(yīng)性故障診斷策略主要基于目標(biāo)與實(shí)際VVT實(shí)時(shí)位置偏差：當(dāng)VVT響應(yīng)存在嚴(yán)重問題時(shí)，二者動(dòng)作偏差值會(huì)大于疑似故障閾值err_thr，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入疑似故障判定過程，并記錄當(dāng)前實(shí)際VVT位置err_act，同時(shí)等待一定時(shí)間err_t；如果等待期內(nèi)偏差值始終大于err_thr，當(dāng)延時(shí)結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)比較此時(shí)實(shí)際VVT位置err_act與位置err_act偏差絕對(duì)值err_d，若err_d大于響應(yīng)性故障診斷閾值，則診斷為VVT慢響應(yīng)故障，否則認(rèn)為此時(shí)VVT出現(xiàn)卡滯性故障。這一故障診斷過程如圖2所示。

圖2 VVT響應(yīng)性故障診斷過程(當(dāng)前策略)

2 診斷功能策略開發(fā)

2.1 診斷算法設(shè)計(jì)

當(dāng)前的VVT診斷策略主要針對(duì)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，診斷對(duì)象為VVT目標(biāo)與實(shí)際角度的實(shí)時(shí)位置偏差，診斷閾值設(shè)置為基于此位置偏差的絕對(duì)角度值。在面對(duì)混合動(dòng)力工況時(shí)，VVT的動(dòng)作范圍與變化程度均小于純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工況，由此帶來了兩方面問題：1)VVT動(dòng)作范圍變窄導(dǎo)致閾值設(shè)置區(qū)間縮短，卡滯與慢響應(yīng)故障狀態(tài)區(qū)分度不足；2)變化程度的降低使得疑似故障狀態(tài)確認(rèn)次數(shù)減小，導(dǎo)致診斷無(wú)法完成。

為解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種針對(duì)混動(dòng)系統(tǒng)的VVT診斷策略：1)以固定計(jì)算周期內(nèi)目標(biāo)與實(shí)際VVT動(dòng)作角度的偏差累計(jì)值替代VVT動(dòng)作范圍；2)以固定的統(tǒng)計(jì)窗口輸出疑似診斷結(jié)果，取代基于VVT動(dòng)作變化程度的故障事件確認(rèn)方式。

統(tǒng)計(jì)窗口為一個(gè)固定時(shí)間窗口，在駕駛循環(huán)開始后進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)一個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口包含有固定的個(gè)計(jì)算周期。對(duì)于第個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口T_window_內(nèi)第個(gè)計(jì)算周期cycle_，動(dòng)作角度偏差計(jì)算過程如圖3所示。

圖3 動(dòng)作角度偏差計(jì)算

假設(shè)計(jì)算周期cycle_起始1時(shí)刻VVT所在位置為Ang_cycle__1，在計(jì)算周期結(jié)束后的2時(shí)刻運(yùn)動(dòng)至位置Ang_cycle__2，則該計(jì)算周期內(nèi)動(dòng)作角度變化值表達(dá)為

delta_cycle_=Ang_cycle__1-Ang_cycle__2。

(1)

式中：delta_cycle_為第個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口內(nèi)第個(gè)計(jì)算周期VVT目標(biāo)(實(shí)際)動(dòng)作角度變化值，單位為(°)。對(duì)于統(tǒng)計(jì)窗口T_window_內(nèi)包含的個(gè)計(jì)算周期，其動(dòng)作角度變化值分別為delta_cycle_1，delta_cycle_2，…delta_cycle_，則該統(tǒng)計(jì)窗口的VVT動(dòng)作角度累計(jì)值表達(dá)為

(2)

式中：delta_window_為第個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口VVT動(dòng)作角度變化累計(jì)值，單位為(°)。在相同計(jì)算周期與統(tǒng)計(jì)窗口內(nèi)分別計(jì)算目標(biāo)VVT偏差累計(jì)值delta_window_(target)與實(shí)際VVT偏差累計(jì)值delta_window_(actual)，對(duì)應(yīng)的偏差累計(jì)值比例ratio_delta_window_為

(3)

式中，依據(jù)VVT狀態(tài)表現(xiàn)與故障程度的不同，ratio_delta_window的具體表現(xiàn)特征如表1所示。

表1 VVT不同響應(yīng)性狀態(tài)特征表現(xiàn)

表1中，A%為卡滯故障診斷閾值，當(dāng)位置偏差比例系數(shù)ratio_delta_window≤A%時(shí)系統(tǒng)判斷當(dāng)前統(tǒng)計(jì)窗口為卡滯故障狀態(tài)；B%為慢響應(yīng)邊界診斷閾值，當(dāng)ratio_delta_window處于(A%，B%)范圍時(shí)系統(tǒng)判定為慢響應(yīng)故障狀態(tài)；而ratio_delta_window≥B%的狀態(tài)為無(wú)故障狀態(tài)，同時(shí)隨著ratio_delta_window的增加，VVT響應(yīng)性表現(xiàn)更好。A%與B%的確定需要通過實(shí)車試驗(yàn)標(biāo)定與相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析完成。

同時(shí)在診斷適用性方面，當(dāng)前診斷策略需要目標(biāo)VVT能夠達(dá)到較大動(dòng)作范圍以保證足夠的等待延時(shí)，但在混合動(dòng)力工況下由于VVT動(dòng)作范圍縮小，將會(huì)導(dǎo)致等待時(shí)間縮短，這對(duì)于響應(yīng)性較差的VVT(如初始油壓建立較慢)便會(huì)帶來誤判故障風(fēng)險(xiǎn)；而對(duì)于偏差累計(jì)診斷算法，雖然VVT動(dòng)作初始過程響應(yīng)性較差，但只要在統(tǒng)計(jì)窗口內(nèi)位置偏差比例系數(shù)不小于B%，便不會(huì)誤判為慢響應(yīng)故障，因此不再需要VVT具有較強(qiáng)的響應(yīng)性，其適用性范圍也更加廣泛。

2.2 策略邏輯架構(gòu)

VVT響應(yīng)性故障診斷功能通過軟件應(yīng)用層模塊實(shí)現(xiàn)，按照2.1節(jié)算法設(shè)計(jì)內(nèi)容與診斷數(shù)據(jù)流邏輯分為診斷條件使能、統(tǒng)計(jì)窗口計(jì)算、故障狀態(tài)判斷、故障模式確認(rèn)與診斷結(jié)果輸出五項(xiàng)子功能模塊。以進(jìn)氣側(cè)VVT診斷為例進(jìn)行策略邏輯架構(gòu)說明(見圖4)，邏輯關(guān)系示意以True表示邏輯“真”，F(xiàn)alse表示邏輯“假”，“==”表示數(shù)據(jù)判斷，“=”表示數(shù)據(jù)賦值；虛線為狀態(tài)路徑，傳遞邏輯狀態(tài)數(shù)據(jù)，當(dāng)其表征的狀態(tài)為True時(shí)，虛線目標(biāo)位置內(nèi)的功能才會(huì)執(zhí)行；實(shí)線為數(shù)據(jù)路徑，傳遞物理數(shù)據(jù)。

圖4 VVT診斷策略邏輯架構(gòu)

2.2.1 診斷條件使能

診斷使能條件定義了車輛處于何種狀態(tài)時(shí)激活診斷功能，包括環(huán)境溫度及壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、機(jī)油溫度，以及VVT控制激活等條件，當(dāng)這些信號(hào)條件滿足設(shè)定范圍后，診斷使能標(biāo)志位寫為“True”，診斷功能隨之激活。

2.2.2 統(tǒng)計(jì)窗口計(jì)算

該子模塊的數(shù)據(jù)輸入為目標(biāo)、實(shí)際VVT動(dòng)作位置，主要進(jìn)行計(jì)算周期內(nèi)VVT動(dòng)作偏差的計(jì)算，并在一個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口內(nèi)完成多個(gè)計(jì)算周期動(dòng)作偏差絕對(duì)值累計(jì)。以目標(biāo)VVT為例，其相應(yīng)的邏輯功能如圖5所示。

圖5 VVT診斷統(tǒng)計(jì)窗口計(jì)算子模塊邏輯功能

計(jì)算過程為系統(tǒng)每100 ms完成一次實(shí)際VVT位置采樣，統(tǒng)計(jì)窗口開始時(shí)相應(yīng)標(biāo)志位置位并激活計(jì)算周期子模塊。每開始一個(gè)新的計(jì)算周期，系統(tǒng)會(huì)記錄當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)、實(shí)際VVT位置；當(dāng)達(dá)到計(jì)算周期時(shí)間時(shí)，觸發(fā)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)、實(shí)際VVT位置與計(jì)算周期起始時(shí)刻位置偏差，取絕對(duì)值后與對(duì)應(yīng)偏差積分器循環(huán)相加，并在達(dá)到統(tǒng)計(jì)窗口時(shí)間后向故障狀態(tài)判斷模塊輸出積分計(jì)算值并重置偏差積分器。

2.2.3 故障狀態(tài)判斷

該子模塊通過計(jì)算統(tǒng)計(jì)窗口內(nèi)的目標(biāo)、實(shí)際VVT動(dòng)作偏差比例結(jié)合閾值實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)判斷，并將當(dāng)前的故障診斷狀態(tài)傳遞至故障模式確認(rèn)子模塊。圖6示出了相應(yīng)的邏輯功能。

圖6 VVT診斷故障狀態(tài)判斷子模塊邏輯功能

圖6中，B_sigerr，B_slowerr和B_noerr分別為VVT卡滯、慢響應(yīng)以及無(wú)故障狀態(tài)標(biāo)志位，當(dāng)統(tǒng)計(jì)窗口結(jié)束時(shí)計(jì)算實(shí)際VVT與目標(biāo)VVT偏差值比例，并進(jìn)行故障狀態(tài)判斷；當(dāng)不滿足卡滯故障閾值條件時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行慢響應(yīng)故障判斷；如果不滿足慢響應(yīng)故障閾值條件，則判定為該統(tǒng)計(jì)窗口內(nèi)VVT無(wú)故障。

2.2.4 故障模式確認(rèn)

故障狀態(tài)判斷針對(duì)當(dāng)前統(tǒng)計(jì)窗口，為“疑似狀態(tài)”事件判定，而“疑似狀態(tài)”的確認(rèn)需要經(jīng)過一定次數(shù)的事件重復(fù)，只有當(dāng)重復(fù)次數(shù)達(dá)到設(shè)定閾值后，才會(huì)最終確認(rèn)該狀態(tài)。圖7示出了相應(yīng)的故障模式確認(rèn)邏輯功能。

圖7 VVT診斷故障模式確認(rèn)子模塊邏輯功能

如圖7所示，sigerr_cnt，slowerr_cnt和noerr_cnt分別為卡滯、慢響應(yīng)以及無(wú)故障狀態(tài)計(jì)數(shù)器，診斷功能將此三項(xiàng)狀態(tài)計(jì)數(shù)器定義為互斥關(guān)系，即一項(xiàng)事件發(fā)生后對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器增加而另外兩項(xiàng)計(jì)數(shù)器減小。設(shè)置狀態(tài)確認(rèn)閾值為5，同時(shí)限定狀態(tài)計(jì)數(shù)器增長(zhǎng)最大值為9，最小值為0。

3 診斷功能試驗(yàn)驗(yàn)證

診斷功能驗(yàn)證在一款搭載1.5T GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的插電式混合動(dòng)力車(pPlug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV)上進(jìn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)配置有進(jìn)/排氣VVT。試驗(yàn)驗(yàn)證以進(jìn)氣VVT診斷為例，對(duì)其無(wú)故障、卡滯以及慢響應(yīng)三種狀態(tài)的診斷情況進(jìn)行分析說明。軟件策略中將統(tǒng)計(jì)窗口標(biāo)定時(shí)間設(shè)置為100 s，計(jì)算周期標(biāo)定時(shí)間設(shè)置為1 s。

3.1 無(wú)故障狀態(tài)診斷

VVT無(wú)故障狀態(tài)表現(xiàn)為實(shí)際VVT跟隨性良好，統(tǒng)計(jì)窗口時(shí)間內(nèi)偏差累計(jì)值比例在1附近，并且整個(gè)診斷過程中不存在卡滯及慢響應(yīng)故障計(jì)數(shù)器發(fā)生增長(zhǎng)的情況。無(wú)故障狀態(tài)診斷主要驗(yàn)證診斷算法的基礎(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)情況，圖8示出WLTC循環(huán)下VVT響應(yīng)性良好狀態(tài)下相應(yīng)的診斷情況。

如圖8所示，無(wú)故障狀態(tài)WLTC循環(huán)中VVT響應(yīng)性良好狀態(tài)下，在第900 s無(wú)故障計(jì)數(shù)器增長(zhǎng)至5，并在第1 300 s達(dá)到計(jì)數(shù)器最大值。整個(gè)WLTC循環(huán)共進(jìn)行了16次統(tǒng)計(jì)窗口計(jì)算，其中第3、第4次統(tǒng)計(jì)窗口目標(biāo)VVT偏差累計(jì)值過小而不進(jìn)行計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)計(jì)算。在14次有效統(tǒng)計(jì)窗口計(jì)算中，VVT偏差累計(jì)值比例均在95%以上，其中平均值為101%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.034。診斷過程中無(wú)故障狀態(tài)計(jì)數(shù)器正確增加，同時(shí)兩項(xiàng)故障狀態(tài)計(jì)數(shù)器(卡滯&慢響應(yīng))并未出現(xiàn)誤診斷增長(zhǎng)情況。

圖8 WLTC循環(huán)VVT響應(yīng)性診斷驗(yàn)證(良好狀態(tài))

3.2 卡滯故障診斷

VVT卡滯故障表現(xiàn)為實(shí)際VVT執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡滯在某一位置而無(wú)法響應(yīng)目標(biāo)位置請(qǐng)求，試驗(yàn)過程分為實(shí)際城市道路功能驗(yàn)證與排放循環(huán)閾值驗(yàn)證兩部分，其中道路功能驗(yàn)證主要驗(yàn)證診斷功能的故障確認(rèn)以及故障修復(fù)過程。圖9示出VVT卡滯故障診斷實(shí)際城市道路驗(yàn)證過程。

圖9 VVT卡滯故障實(shí)際城市道路功能驗(yàn)證

如圖9所示，為驗(yàn)證故障報(bào)出與修復(fù)功能，試驗(yàn)過程將統(tǒng)計(jì)窗口時(shí)間設(shè)定為15 s，試驗(yàn)結(jié)果顯示，VVT無(wú)故障狀態(tài)下第110 s無(wú)故障計(jì)數(shù)器到達(dá)5次，完成無(wú)故障診斷；卡滯故障植入為第200 s，此后無(wú)故障計(jì)數(shù)器從6次逐漸減少，同時(shí)卡滯故障計(jì)數(shù)器逐漸增加，在第290 s完成5次故障狀態(tài)確認(rèn)，報(bào)出VVT卡滯故障；第305 s移除卡滯故障狀態(tài)，卡滯故障計(jì)數(shù)器自350 s開始降低同時(shí)無(wú)故障計(jì)數(shù)器增加，在第410 s無(wú)故障計(jì)數(shù)器達(dá)到5次(此時(shí)卡滯故障計(jì)數(shù)器降低至0次)完成故障修復(fù)，最終在第470 s達(dá)到最大計(jì)數(shù)。

VVT卡滯狀態(tài)故障閾值設(shè)定通過WLTC循環(huán)來評(píng)估，植入VVT卡滯故障程度為-10°，試驗(yàn)及診斷情況如圖10所示。

圖10 WLTC循環(huán)VVT響應(yīng)性診斷驗(yàn)證(卡滯狀態(tài))

如圖10所示，在16次統(tǒng)計(jì)窗口計(jì)算中，第3、第4次統(tǒng)計(jì)窗口目標(biāo)VVT偏差累計(jì)值過小而不進(jìn)行計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)計(jì)算。14次有效統(tǒng)計(jì)窗口VVT偏差累計(jì)值比例平均值為1.8%，最大值為5.1%，基于這一計(jì)算結(jié)果設(shè)置卡滯閾值為8%，同時(shí)整個(gè)試驗(yàn)過程慢響應(yīng)故障計(jì)數(shù)器未出現(xiàn)增長(zhǎng)情況。

3.3 慢響應(yīng)故障診斷

VVT慢響應(yīng)故障表現(xiàn)為實(shí)際VVT執(zhí)行機(jī)構(gòu)在響應(yīng)目標(biāo)VVT位置請(qǐng)求時(shí)出現(xiàn)一定時(shí)間的延遲，因此試驗(yàn)主要基于WLTC循環(huán)進(jìn)行功能驗(yàn)證與閾值標(biāo)定。設(shè)定慢響應(yīng)故障植入程度為10 s。

如圖11所示，在11次有效統(tǒng)計(jì)窗口計(jì)算中，第1 100 s慢響應(yīng)故障計(jì)數(shù)器為5次，完成故障模式確認(rèn)，并在第1 600 s達(dá)到最大計(jì)數(shù)。所有有效統(tǒng)計(jì)窗口計(jì)算偏差累計(jì)值比例分布在10%～25%，大于卡滯故障判定閾值8%，不會(huì)出現(xiàn)誤判卡滯故障的情況。

圖11 WLTC循環(huán)VVT響應(yīng)性診斷驗(yàn)證(慢響應(yīng)狀態(tài))

慢響應(yīng)故障診斷閾值上限的確定取決于所能接受的響應(yīng)延遲極限，雖然在這種狀態(tài)下由于其結(jié)構(gòu)原因?qū)е赂S性出現(xiàn)一定延遲，但并不會(huì)對(duì)車輛性能帶來明顯影響，因此診斷過程不期望將這種狀態(tài)判定為慢響應(yīng)。設(shè)定響應(yīng)延遲極限狀態(tài)為2 s。

如圖12所示，診斷過程共進(jìn)行了14次有效窗口計(jì)算，其中偏差累計(jì)值比例平均值為81.5%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.08。由于慢響應(yīng)診斷閾值上限的設(shè)置將影響無(wú)故障的診斷結(jié)果，因此將這一極限情況設(shè)為無(wú)故障狀態(tài)，而VVT 10s慢響應(yīng)則定義為故障狀態(tài)，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，使慢響應(yīng)故障診斷閾值設(shè)定符合±3標(biāo)準(zhǔn)。

圖12 WLTC循環(huán)VVT響應(yīng)性診斷驗(yàn)證(響應(yīng)極限狀態(tài))

如圖13所示，VVT慢響應(yīng)故障狀態(tài)+3邊界為26.6%，2 s響應(yīng)極限狀態(tài)-3邊界為57.5%，考慮到存在2～10 s之間的慢響應(yīng)情形，設(shè)置慢響應(yīng)故障閾值為50%，相應(yīng)的診斷有效概率大于99.995%，這意味著當(dāng)VVT執(zhí)行機(jī)構(gòu)為正常響應(yīng)狀態(tài)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)誤判故障的風(fēng)險(xiǎn)。

圖13 VVT響應(yīng)延遲狀態(tài)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

4 結(jié)束語(yǔ)

混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)由于VVT動(dòng)作范圍的縮短，使得原有的基于VVT實(shí)時(shí)位置監(jiān)控的診斷策略不再適用，故采用偏差累計(jì)值診斷策略，故障診斷過程不再需要VVT大范圍動(dòng)作，診斷過程更加適用于混合動(dòng)力工況，對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)性不足，但不影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的情形具備良好的診斷裕度。

試驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)際城市道路試驗(yàn)下VVT卡滯故障報(bào)出與修復(fù)功能正常執(zhí)行；WLTC循環(huán)VVT卡滯故障狀態(tài)比例系數(shù)最大值為5.1%，故障判定閾值為8%，不會(huì)出現(xiàn)慢響應(yīng)計(jì)數(shù)器增長(zhǎng)情況；響應(yīng)性良好狀態(tài)VVT偏差比例系數(shù)平均值為101%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.034，診斷結(jié)果準(zhǔn)確且計(jì)算穩(wěn)定。

VVT慢響應(yīng)故障診斷過程未出現(xiàn)誤診斷為卡滯以及誤修復(fù)情況，2 s響應(yīng)性延遲極限條件下VVT偏差比例系數(shù)平均值為81.5%，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析得到慢響應(yīng)閾值為50%，符合±3診斷標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的診斷有效概率大于99.995%，對(duì)于VVT正常響應(yīng)狀態(tài)不會(huì)出現(xiàn)誤判故障的風(fēng)險(xiǎn)。