某車型異常熄火故障分析及對(duì)策

姚學(xué)森，遲玉華

某車型異常熄火故障分析及對(duì)策

姚學(xué)森，遲玉華*

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230022）

文章基于某車型的異常熄火問題，從問題調(diào)查、原因分析著手，找到問題的可能原因，并通過發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理、整車試驗(yàn)逐一將可能發(fā)生問題原因排除，找到了問題的主要原因?yàn)閴毫φ{(diào)節(jié)閥（PCV）異常磨損，發(fā)動(dòng)機(jī)流量學(xué)習(xí)異常。最終通過優(yōu)化PCV結(jié)構(gòu)，采用雙緩沖彈簧結(jié)構(gòu)，同時(shí)更換PCV材質(zhì)，問題得到了最終解決，產(chǎn)品力得到提升。

異常熄火；故障分析；傳感器；節(jié)氣門

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，汽車尾氣排放對(duì)空氣污染的問題也隨之得到更多的關(guān)注，國(guó)家對(duì)環(huán)境的保護(hù)也加速提升，同時(shí)也更加嚴(yán)格，因此推出了國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)具有世界領(lǐng)先性，對(duì)整車排放出廠、使用過程將全過程監(jiān)控，必須滿足國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)。因國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的快速執(zhí)行，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求全方位提高，性能具有先進(jìn)性，導(dǎo)致整車廠開發(fā)、驗(yàn)證無相關(guān)成熟車型參考，驗(yàn)證周期短導(dǎo)致過程不充分，會(huì)出現(xiàn)一些不確定性問題，本論文基于整車行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)異常熄火故障進(jìn)行分析。

發(fā)動(dòng)機(jī)異常熄火會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向、制動(dòng)瞬時(shí)失去助力，車輛發(fā)生失控，對(duì)車內(nèi)人員產(chǎn)生危險(xiǎn)，在整車開發(fā)中定義為A類關(guān)鍵問題，本文以一款車型出現(xiàn)的故障為例，從問題產(chǎn)生機(jī)理分析，以試驗(yàn)驗(yàn)證為基礎(chǔ)，對(duì)問題的可能性進(jìn)行驗(yàn)證診斷，找到問題發(fā)生的根源，提出優(yōu)化方案，并予以實(shí)施。

1 問題來源

2021年公司收到400市場(chǎng)車輛異常熄火故障投訴共計(jì)7例，為M83A車型反饋。通過對(duì)M83A車型反饋的7項(xiàng)異常熄火故障進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)車輛故障發(fā)生均是在行駛中踩離合或空擋滑行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。對(duì)市場(chǎng)反饋的熄火車輛100%檢測(cè)，車輛行駛中轉(zhuǎn)怠速（踩離合/空擋滑行），發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速回落，此時(shí)節(jié)氣門開度僅1.9%，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩?zé)o法克服行駛阻力，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。正常車輛此工況節(jié)氣門開度都在3%以上，此時(shí)轉(zhuǎn)速回落順暢，無跌坑現(xiàn)象。

通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，節(jié)氣門開度較小導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。節(jié)氣門開度受節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)控制。節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)是整車正常工作應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)散差的有效措施，在進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力滿足使用條件后，當(dāng)前節(jié)氣門開度下進(jìn)氣流量會(huì)學(xué)習(xí)進(jìn)儲(chǔ)存區(qū)[1]。節(jié)氣門流量的學(xué)習(xí)值區(qū)域劃分是按照節(jié)氣門開度依次排序的，表1為正常車輛與熄火車輛節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)對(duì)比，由于熄火工況對(duì)應(yīng)小節(jié)氣門開度，只對(duì)比前10個(gè)儲(chǔ)存區(qū)，見表1數(shù)據(jù)。以熄火車輛為例，如果當(dāng)前節(jié)氣門流量是3.21 g/s，正常車輛反查儲(chǔ)存區(qū)是2，對(duì)應(yīng)節(jié)氣門開度是4%，熄火車輛反查儲(chǔ)存區(qū)是在1和2之間，存儲(chǔ)區(qū)更接近于1，對(duì)應(yīng)節(jié)氣門開度是2%，節(jié)氣門開度相對(duì)正常車輛就偏小。從而可得出結(jié)論：節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)值偏大，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度過小，是導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)異常熄火的癥結(jié)。節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)值偏大，是導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)異常熄火的癥結(jié)，解決節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)值偏大問題，就可解決踩離合發(fā)動(dòng)機(jī)熄火問題[2]。

表1 節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)表

節(jié)氣門開度/%儲(chǔ)存區(qū)節(jié)氣門流量/(g/s) 正常車輛故障車輛 000.911.50 211.262.92 423.214.67 635.956.57 848.018.81 10511.1811.10 13616.3117.24 15720.1021.10 17825.2026.60 20930.4331.41

2 故障分析

采用故障樹對(duì)節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)值偏大的癥結(jié)問題進(jìn)行原因分析，見圖1。共找到7項(xiàng)問題原因，其中針對(duì)進(jìn)氣溫度壓力傳感器信號(hào)失真問題，對(duì)故障車輛進(jìn)氣溫度壓力傳感器的壓力與電壓信號(hào)及溫度與電阻值進(jìn)行測(cè)量，均符合設(shè)計(jì)要求，可確認(rèn)進(jìn)氣溫度壓力傳感器電壓、電阻正常，輸出信號(hào)失真問題可排除；針對(duì)碳罐電磁閥管路泄漏、制動(dòng)真空管泄漏、曲軸通風(fēng)管泄漏、進(jìn)氣歧管結(jié)合處泄漏問題進(jìn)行煙霧泄漏診斷儀檢測(cè)及臺(tái)架氣密性測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果符合技術(shù)要求，此四項(xiàng)問題原因可排除；剩余壓力調(diào)節(jié)閥（Pressure Control Valve, PCV）流量特性異常、碳罐電磁閥流量偏大需要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖1 故障車輛數(shù)據(jù)采集

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)故障車PCV進(jìn)行臺(tái)架流量測(cè)試，通過測(cè)試曲線發(fā)現(xiàn)PCV流量超出理論流量15%以上，輸出流量偏大；初步判斷PCV流量超出理論流量，造成節(jié)氣門后的進(jìn)氣量偏高，導(dǎo)致節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)值偏大[3]。為進(jìn)一步確認(rèn)PCV閥流量超限是導(dǎo)致節(jié)氣門開度偏大的要因，將故障車輛PCV與正常車輛PCV進(jìn)行調(diào)換，并測(cè)試節(jié)氣門開度。檢測(cè)結(jié)果表明，故障車輛行駛中踩離合節(jié)氣門開度大于3%，熄火故障不再現(xiàn)；正常車輛踩離合節(jié)氣門開度小于2%并出現(xiàn)熄火，進(jìn)一步證明了PCV閥流量偏大，導(dǎo)致節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)值偏大，造成節(jié)氣門開度變小，需進(jìn)一步分析PCV閥流量偏大原因[4]。

通過觀察PCV，閥芯已存在偏移，解剖故障件PCV，芯存在異常磨損，如圖2、圖3所示，造成PCV開度異常，流量偏大。

圖2 PCV閥芯偏移

圖3 PCV閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)

結(jié)論：整車行駛中換擋踩離合，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入怠速狀態(tài)，PCV閥流量偏大導(dǎo)致節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)值偏大，由于PCV閥芯磨損，導(dǎo)致PCV開度無法精準(zhǔn)控制，此時(shí)PCV若由較大開度突然變小會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣流量瞬間變小，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

碳罐電磁閥流量偏大進(jìn)行確認(rèn)。測(cè)試碳罐電磁閥不同占空比下的流量，測(cè)試結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，又將故障車碳罐電磁閥與正常車輛調(diào)換，故障車輛踩離合熄火故障未消除，正常車輛無熄火現(xiàn)象；最終可得出結(jié)論，碳罐電磁閥各占空比下的空氣流量正常，并非導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的原因[5]。

通過對(duì)問題進(jìn)行分析和調(diào)查，PCV閥芯異常磨損，是導(dǎo)致進(jìn)氣流量學(xué)習(xí)值偏大的根本原因。針對(duì)PCV閥芯異常磨損問題，PCV閥芯不耐磨，需要提高PCV閥芯耐磨性。通過對(duì)故障車輛PCV閥芯結(jié)構(gòu)及材質(zhì)分析，對(duì)故障車輛M83A車型的PCV閥芯剖切，從閥芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖可看出，如圖4所示，PCV閥芯僅頭部有主控制彈簧，M83A車型PCV閥芯為塑料材質(zhì)：聚苯硫醚（Poly Phen- ylene Sulfide, PPS）+ GF40%。

同時(shí)又拆解了公司另外兩款車型PCV，如圖5所示，內(nèi)部均為雙彈簧結(jié)構(gòu)，閥芯為金屬材質(zhì)。雙彈簧結(jié)構(gòu)可提升緩沖性能，降低閥芯的滑移速度，金屬材質(zhì)提升了閥芯的耐磨性能。

基于不同車型、不同型號(hào)的PCV結(jié)構(gòu)和材料分析，最終找到了改進(jìn)PCV異常磨損的優(yōu)化措施：一是優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式，增加緩沖彈簧；二是提升耐磨性，閥芯與閥體材質(zhì)改為Q235的金屬材質(zhì)[6]。

圖5 不同型號(hào)PCV閥結(jié)構(gòu)材料對(duì)比

對(duì)PCV更改后進(jìn)行臺(tái)架耐久測(cè)試，臺(tái)架試驗(yàn)1 000 h后，PCV閥芯關(guān)鍵尺寸在磨損誤差范圍內(nèi)，測(cè)量關(guān)鍵尺寸基本無變化，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示；臺(tái)架1 000 h后，耐久件的PCV閥流量曲線滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如圖6所示，不影響節(jié)氣門流量學(xué)習(xí)標(biāo)定。同時(shí)，對(duì)PCV結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的車輛進(jìn)行為期一年的跟蹤，市場(chǎng)上未再反饋同類的發(fā)動(dòng)機(jī)異常熄火問題，車輛行駛中踩離合異常熄火故障得到有效解決。

表2 臺(tái)架耐久關(guān)鍵尺寸檢測(cè)數(shù)據(jù)

關(guān)鍵尺寸/mm新件400 h臺(tái)架耐久1 000 h臺(tái)架耐久 Ψ3.4±0.513.383.343.32 Ψ7.4±0.17.457.437.41 Ψ80-0.28.628.608.60 Ψ5.40-0.15.355.335.32 Ψ3.7+0.0403.733.723.72 Ψ2.4±0.12.382.342.32

圖6 整改后的PCV耐久試驗(yàn)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)論

根據(jù)本次問題解決結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣端不存在泄漏，是PCV零件本身因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材出現(xiàn)了問題，找到問題產(chǎn)生后根本原因后，通過對(duì)標(biāo)分析，找到了解決問題的方案：優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高材質(zhì)本身耐磨性。本文基于對(duì)PCV結(jié)構(gòu)、工作原理分析，通過試驗(yàn)進(jìn)行排查分析，最終找到了該踩離合發(fā)動(dòng)機(jī)異常的原因，并針對(duì)問題點(diǎn)優(yōu)化了產(chǎn)品件結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，提高了產(chǎn)品件的耐磨性，提升了PCV的可靠性，最終提升了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力及顧客滿意度。

[1] 郁有文,常健,程繼紅.傳感器原理及工程應(yīng)用[M].4版.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2014.

[2] 李海瓊,錢鳳娟.汽車起動(dòng)系統(tǒng)常見故障分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2020(5):168-169.

[3] 魯值雄,馮崇毅.汽車電子控制技術(shù)[M].3版.北京:人民交通出版社,2018.

[4] 蔡俊敏.進(jìn)氣壓力傳感器模態(tài)分析與優(yōu)化[J].汽車維修技師,2017(6):129.

[5] 王迎.發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱回收系統(tǒng)的熱力循環(huán)優(yōu)化及運(yùn)行控制[D].長(zhǎng)春:東北師范大學(xué),2020.

[6] 馬勇,南出勇,歐力郡.車用柴油機(jī)進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析[J].內(nèi)燃機(jī),2019(1):40-46.

Analysis and Countermeasures of Abnormal Flameout of a Vehicle

YAO Xuesen, CHI Yuhua*

( Jianghuai Automotive Group Company Limited, Hefei 230022, China )

Based on the abnormal flameout problem of a certain model, the article starts from the problem investigation and cause analysis to find the possible causes of the valve?control?problem. The main causes of the problem are found to be abnormal wear of the pressure control value (PCV) valve and abnormal learning of the engine flow through the working principle of the engine and the vehicle test, and causes of possible problems are excluded one by one. Finally, the problem is solved and the power of the product is improved by optimizing the PCV structure, adopting the double buffer spring structure, and replacing the PCV material.

Abnormal flameout; Fault analysis; Sensor; Throttle

U472.42

A

1671-7988(2023)10-92-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.010.019

姚學(xué)森（1979—），男，工程師，研究方向?yàn)檎嚳偛贾迷O(shè)計(jì)，E-mail:yxs@jac.com。

遲玉華（1983—），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)檎嚳偛贾迷O(shè)計(jì)，E-mail:cyh@jac.com。