汽車發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)學(xué)-第五章-發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)章發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)2021/5/91發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)有很多種，例如，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的指標(biāo)就有額定功率、最低燃料消耗率、額定轉(zhuǎn)速、怠速轉(zhuǎn)速、最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、最大扭矩、有害排放物、噪聲等口這類質(zhì)量指標(biāo)通常稱為性能指標(biāo)，即產(chǎn)品完成規(guī)定功能所需的指標(biāo)。除此之外，產(chǎn)品還有另一類質(zhì)量指標(biāo)，即可靠性指標(biāo)，它反映產(chǎn)品保持其性能指標(biāo)的能力。因此，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到可靠性是指發(fā)動(dòng)機(jī)在預(yù)期的使用期限內(nèi)和規(guī)定的條件下，主要性能指標(biāo)不降低（或降低在規(guī)定的范圍內(nèi)），不發(fā)生損壞或停車，或發(fā)生故障易迅速修復(fù)。2021/5/92同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.1可靠性定義可靠性的定義

“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力”。

此定義中包括4個(gè)主要因素，即試驗(yàn)對(duì)象、規(guī)定條件、規(guī)定的時(shí)間及功能。1.發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)中的對(duì)象就是試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，為了對(duì)試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行正確的可靠性分析或計(jì)算，需對(duì)所研究試驗(yàn)對(duì)象的各個(gè)方面有充分的了解。2.規(guī)定條件是指試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用條件、維護(hù)條件、環(huán)境條件和工作條件，如氣候（溫度、大氣壓）、試驗(yàn)用燃料和機(jī)油、試驗(yàn)工況等

2021/5/93同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.1可靠性定義可靠性的定義3.規(guī)定的時(shí)間是由用戶的要求或設(shè)計(jì)目標(biāo)決定的，是指發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的工作期限，可以用時(shí)間單位、里程或其他單位表示?？煽啃钥己藭r(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的強(qiáng)化運(yùn)行工況運(yùn)行，與正常工作運(yùn)行的情況有差別，其目的是減少試驗(yàn)時(shí)間，降低試驗(yàn)費(fèi)用，提高產(chǎn)品開發(fā)速度。考核時(shí)強(qiáng)化運(yùn)行工況所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)所需的時(shí)間應(yīng)與真正產(chǎn)品的工作期限有當(dāng)量關(guān)系。4.規(guī)定的功能是指發(fā)動(dòng)機(jī)使用說明書、設(shè)計(jì)任務(wù)書及國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的各種功能或性能要求，例如發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性及噪聲等，不能完成規(guī)定功能就是不可靠，稱為發(fā)生了故障或失效。2021/5/94同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗(yàn)的意義及內(nèi)容可靠性試驗(yàn)是為了了解產(chǎn)品本身狀況和提高產(chǎn)品可靠性水平而進(jìn)行試驗(yàn)的總稱，其主要目的是驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性，揭露產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，制定提高產(chǎn)品可靠性的措施，建立合理的維修制度，考核產(chǎn)品的使用效果和經(jīng)濟(jì)合理性。根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康模鄳?yīng)地有不同的可靠性試驗(yàn)內(nèi)容和方法。1．發(fā)動(dòng)機(jī)零部件可靠性試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件可靠性試驗(yàn)是依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，對(duì)某此關(guān)鍵零部件按照特定的試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)。由于這些試驗(yàn)往往采取超常規(guī)的交變負(fù)荷及熱負(fù)荷工況，故在短時(shí)間內(nèi)就能檢驗(yàn)出該零部件的材料、制造工藝、配合間隙等的選擇是否合理，為整機(jī)可靠性試驗(yàn)提供技術(shù)依據(jù)。2021/5/95同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗(yàn)的意義及內(nèi)容

2.發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)是根據(jù)試驗(yàn)對(duì)象的機(jī)型和考核目的，按照試驗(yàn)規(guī)范的要求進(jìn)行。需要注意的是，生產(chǎn)企業(yè)出于市場競爭的要求，為充分揭示和了解影響自身產(chǎn)品可靠性和壽命的因素，找出問題所在，對(duì)產(chǎn)品的可靠性考核無論是在試驗(yàn)條件苛刻程度上還是試驗(yàn)要求上均要嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格保密。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T190552003((汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法》介紹了我國日前廣泛采用的幾種可靠性考核試驗(yàn)規(guī)范。常用的試驗(yàn)項(xiàng)目有：模擬道路行駛狀況的交變負(fù)荷試驗(yàn)、混合負(fù)荷試驗(yàn)、全速全負(fù)荷試驗(yàn)、冷熱沖擊試驗(yàn)。2021/5/96同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗(yàn)的意義及內(nèi)容交變負(fù)荷試驗(yàn)

該試驗(yàn)的最大特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)工況在短時(shí)間內(nèi)變化。2021/5/97同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗(yàn)的意義及內(nèi)容2021/5/98同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗(yàn)的意義及內(nèi)容混合負(fù)荷試驗(yàn)采用不同負(fù)荷組成了一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)。圖表表示了其試驗(yàn)規(guī)范和循環(huán)圖。不同工況間的轉(zhuǎn)換是在1min內(nèi)完成，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷是均勻地改變。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定每循環(huán)歷時(shí)60min,共1000個(gè)循環(huán)，運(yùn)行持續(xù)時(shí)間為1000h2021/5/99同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗(yàn)的意義及內(nèi)容冷熱沖擊試驗(yàn)該試驗(yàn)的特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況時(shí)，冷卻水出口溫度是變化的，其試驗(yàn)規(guī)范如圖表所示。每循環(huán)歷時(shí)6min，其運(yùn)行持續(xù)時(shí)間需根據(jù)不同的最大總質(zhì)量汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)而定。2021/5/910同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗(yàn)的意義及內(nèi)容冷熱沖擊試驗(yàn)2021/5/911同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗(yàn)的意義及內(nèi)容冷熱沖擊試驗(yàn)2021/5/912同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗(yàn)的意義及內(nèi)容全速全負(fù)荷試驗(yàn)該試驗(yàn)是發(fā)動(dòng)機(jī)油門處于全開位置，發(fā)動(dòng)機(jī)以額定轉(zhuǎn)速長時(shí)問運(yùn)行，規(guī)定時(shí)間為1000h，其試驗(yàn)規(guī)范如表所示。2021/5/913同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗(yàn)方法在進(jìn)行汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)前，首先要按發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠的磨合規(guī)范，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行磨合，然后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行性能初試。

初試項(xiàng)目主要包括：發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率、負(fù)荷特性、機(jī)械損失功率、活塞漏氣量及機(jī)油消耗量試驗(yàn)。機(jī)油消耗量測(cè)量僅在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速全負(fù)荷下運(yùn)行的24h進(jìn)行。進(jìn)行可靠性試驗(yàn)后，需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行復(fù)試，試驗(yàn)方法及項(xiàng)目同發(fā)動(dòng)機(jī)性能初試。2021/5/914同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法

以交變負(fù)荷試驗(yàn)方法為例說明。首先發(fā)動(dòng)機(jī)油門全開，然后發(fā)動(dòng)機(jī)從最大凈扭矩的轉(zhuǎn)速nM均勻地升至最大凈功率的轉(zhuǎn)速nP，歷時(shí)1.5min；在nP穩(wěn)定運(yùn)行3.5min；隨后均勻地降至nM，歷時(shí)1.5min；在nM穩(wěn)定運(yùn)行3.5min。重復(fù)上述交變工況，運(yùn)行到25min為止，立即關(guān)閉油門。

當(dāng)油門關(guān)閉時(shí)，轉(zhuǎn)速下降至怠速ns運(yùn)行到29.5min；再開大油門，無負(fù)荷條件下使轉(zhuǎn)速均勻上升到105％額定轉(zhuǎn)速(105％nP）或上升到發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速，歷時(shí)0.25min±0.1min；隨即均勻地關(guān)小油門，使轉(zhuǎn)速降至nM，歷時(shí)0.25min±0.1min。至此完成了一個(gè)循環(huán)，歷時(shí)30min。整個(gè)試驗(yàn)共運(yùn)行800個(gè)循環(huán)，持續(xù)時(shí)間約為400小時(shí)。2021/5/915同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗(yàn)方法試驗(yàn)過程中的檢查

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)過程中，主要的工作有：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行定時(shí)檢查：每1h檢查；每24h檢查；每96h檢查等直到試驗(yàn)終了檢測(cè)。每次檢查的項(xiàng)目不同，試驗(yàn)者需根據(jù)國標(biāo)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定檢查項(xiàng)目。

如國家標(biāo)準(zhǔn)，GB/T19055-2003規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)每運(yùn)行1h后，需要記錄發(fā)動(dòng)機(jī)校正最大凈扭矩、校正最大凈功率、額定凈功率、點(diǎn)火提前角、燃料消耗量、機(jī)油壓力及溫度、進(jìn)氣管內(nèi)壓力及溫度、排氣溫度、燃料溫度、運(yùn)行工況下全負(fù)荷活塞最大漏氣量及運(yùn)行持續(xù)時(shí)間(h)。發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性終了試驗(yàn)檢測(cè)主要包括：測(cè)量機(jī)油消耗量、氣缸壓縮壓力、氣門間隙及氣門下沉量等，然后全面拆卸，進(jìn)行主要磨損件精密測(cè)量及表面觀察。2021/5/916同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗(yàn)方法試驗(yàn)評(píng)價(jià)試驗(yàn)評(píng)價(jià)是可靠性試驗(yàn)非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的說明，主要評(píng)價(jià)項(xiàng)目有：機(jī)件的磨損及損害情況、動(dòng)力性下降及經(jīng)濟(jì)性惡化的程度、機(jī)油消耗量及活塞漏氣量的變化情況、排放值的變化情況，以及發(fā)動(dòng)機(jī)首次故障時(shí)間、故障停車次數(shù)、機(jī)能率及故障平均間隔時(shí)間。1.關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，校正最大凈轉(zhuǎn)矩、校正最大凈功率及額定凈功率下降值不應(yīng)超過初始值的5％。2021/5/917同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗(yàn)方法試驗(yàn)評(píng)價(jià)

2.發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)故障發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)故障采用機(jī)能率和故障平均間隔時(shí)間來評(píng)定，表達(dá)式如下：

進(jìn)行可靠性試驗(yàn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)是在很苛刻的條件下工作的，標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間大致與其工作壽命時(shí)間相當(dāng)，因而可靠性試驗(yàn)結(jié)果可以較客觀地反映發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際使用過程中的可靠程度及工作壽命。2021/5/918同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗(yàn)方法試驗(yàn)結(jié)果及分析根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)結(jié)果，可以進(jìn)行以下幾個(gè)方面的評(píng)定與分析。1.性能穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行持續(xù)時(shí)間、運(yùn)行過程中所更換的零部件及其時(shí)間，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)性能穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)。2.性能變化趨勢(shì)及數(shù)值：根據(jù)可靠性試驗(yàn)中各階段性能試驗(yàn)的結(jié)果，繪制校正最大凈扭矩、校正最大凈功率、額定凈功率、運(yùn)行工況下全負(fù)荷最大活塞漏氣量、24h平均機(jī)油、燃料消耗比與運(yùn)行持續(xù)時(shí)間(h)的關(guān)系曲線，用以分析可靠性試驗(yàn)中性能變化的趨勢(shì)。并按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值進(jìn)行評(píng)定。2021/5/919同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗(yàn)方法試驗(yàn)結(jié)果及分析3.零部件的損壞情況：由所記錄的故障停車、緊固件松動(dòng)、密封失效、橡膠件老化、堵塞、變形、裂紋、斷裂、零部件損壞發(fā)生的運(yùn)行時(shí)間(h)及維護(hù)作業(yè)情況，參照所提供的損壞部位、裂紋、斷口和竄漏印跡等照片，以及試驗(yàn)前后主要零件變形量的精密測(cè)量數(shù)據(jù)來分別進(jìn)行評(píng)定。4.零部件磨損：依據(jù)機(jī)油油樣分析結(jié)果，判斷零部件磨損情況及機(jī)油品質(zhì)；整理精密測(cè)量數(shù)據(jù)，確定主要摩擦副的磨損量；區(qū)分零部件磨損的形式，判定磨損的嚴(yán)重程度，提供磨損的照片，進(jìn)行評(píng)定；描述摩擦副表面接觸情況并提供照片，進(jìn)行評(píng)定。2021/5/920同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗(yàn)方法試驗(yàn)結(jié)果及分析5.零部件表面沉積物：描述零部件表面沉積物的狀態(tài)并提供照片，進(jìn)行評(píng)定國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19055-2003((汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法》對(duì)上述的評(píng)定依據(jù)均有說明。

評(píng)價(jià)方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性研究是非常重要的。2021/5/921同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗(yàn)方法發(fā)動(dòng)機(jī)加速試驗(yàn)在研究和開發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，為節(jié)約試驗(yàn)成本和時(shí)間，正在著力研究發(fā)動(dòng)機(jī)加速試驗(yàn)的方法，也就是研究發(fā)動(dòng)機(jī)有哪些影響可