汽车发动机试验学-第五章-发动机可靠性试验

汽车发动机试验第五章发动机可靠性试验Page1同济大学汽车学院发动机可靠性试验产品的质量指标有很多种，例如，一台发动机的指标就有额定功率、最低燃料消耗率、额定转速、怠速转速、最高空转转速、最大扭矩、有害排放物、噪声等口这类质量指标通常称为性能指标，即产品完成规定功能所需的指标。除此之外，产品还有另一类质量指标，即可靠性指标，它反映产品保持其性能指标的能力。因此，汽车发动机达到可靠性是指发动机在预期的使用期限内和规定的条件下，主要性能指标不降低（或降低在规定的范围内），不发生损坏或停车，或发生故障易迅速修复。同济大学汽车学院Page25.1可靠性定义可靠性的定义“产品在规定的条件下，在规定的时间内，完成规定功能的能力”。此定义中包括4个主要因素，即试验对象、规定条件、规定的时间及功能。1.发动机可靠性试验中的对象就是试验发动机，为了对试验对象进行正确的可靠性分析或计算，需对所研究试验对象的各个方面有充分的了解。2.规定条件是指试验发动机的使用条件、维护条件、环境条件和工作条件，如气候（温度、大气压）、试验用燃料和机油、试验工况等同济大学汽车学院Page35.1可靠性定义可靠性的定义3.规定的时间是由用户的要求或设计目标决定的，是指发动机产品的工作期限，可以用时间单位、里程或其他单位表示。可靠性考核时，发动机按试验标准中规定的强化运行工况运行，与正常工作运行的情况有差别，其目的是减少试验时间，降低试验费用，提高产品开发速度。考核时强化运行工况所对应的发动机试验所需的时间应与真正产品的工作期限有当量关系。4.规定的功能是指发动机使用说明书、设计任务书及国家标准中规定的各种功能或性能要求，例如发动机动力性、经济性、排放性及噪声等，不能完成规定功能就是不可靠，称为发生了故障或失效。同济大学汽车学院Page45.2可靠性试验的意义及内容可靠性试验是为了了解产品本身状况和提高产品可靠性水平而进行试验的总称，其主要目的是验证产品的可靠性，揭露产品的薄弱环节，制定提高产品可靠性的措施，建立合理的维修制度，考核产品的使用效果和经济合理性。根据不同的试验目的，相应地有不同的可靠性试验内容和方法。1．发动机零部件可靠性试验发动机零部件可靠性试验是依据产品设计的要求，对某此关键零部件按照特定的试验规范进行验证性试验。由于这些试验往往采取超常规的交变负荷及热负荷工况，故在短时间内就能检验出该零部件的材料、制造工艺、配合间隙等的选择是否合理，为整机可靠性试验提供技术依据。同济大学汽车学院Page55.2可靠性试验的意义及内容2.发动机可靠性试验发动机可靠性试验是根据试验对象的机型和考核目的，按照试验规范的要求进行。需要注意的是，生产企业出于市场竞争的要求，为充分揭示和了解影响自身产品可靠性和寿命的因素，找出问题所在，对产品的可靠性考核无论是在试验条件苛刻程度上还是试验要求上均要严于国家标准，并严格保密。国家标准GB/T190552003((汽车发动机可靠性试验方法》介绍了我国日前广泛采用的几种可靠性考核试验规范。常用的试验项目有：模拟道路行驶状况的交变负荷试验、混合负荷试验、全速全负荷试验、冷热冲击试验。同济大学汽车学院Page65.2可靠性试验的意义及内容交变负荷试验该试验的最大特点是发动机工况在短时间内变化。同济大学汽车学院Page75.2可靠性试验的意义及内容同济大学汽车学院Page85.2可靠性试验的意义及内容混合负荷试验采用不同负荷组成了一个试验循环。图表表示了其试验规范和循环图。不同工况间的转换是在1min内完成，发动机转速和负荷是均匀地改变。标准中规定每循环历时60min,共1000个循环，运行持续时间为1000h同济大学汽车学院Page95.2可靠性试验的意义及内容冷热冲击试验该试验的特点是发动机在不同工况时，冷却水出口温度是变化的，其试验规范如图表所示。每循环历时6min，其运行持续时间需根据不同的最大总质量汽车用发动机而定。同济大学汽车学院Page105.2可靠性试验的意义及内容冷热冲击试验同济大学汽车学院Page115.2可靠性试验的意义及内容冷热冲击试验同济大学汽车学院Page125.2可靠性试验的意义及内容全速全负荷试验该试验是发动机油门处于全开位置，发动机以额定转速长时问运行，规定时间为1000h，其试验规范如表所示。同济大学汽车学院Page135.3可靠性试验方法在进行汽车发动机可靠性试验前，首先要按发动机制造厂的磨合规范，对发动机进行磨合，然后对发动机进行性能初试。初试项目主要包括：发动机净功率、负荷特性、机械损失功率、活塞漏气量及机油消耗量试验。机油消耗量测量仅在发动机额定转速全负荷下运行的24h进行。进行可靠性试验后，需对发动机性能进行复试，试验方法及项目同发动机性能初试。同济大学汽车学院Page145.3可靠性试验方法试验方法以交变负荷试验方法为例说明。首先发动机油门全开，然后发动机从最大净扭矩的转速nM均匀地升至最大净功率的转速nP，历时1.5min；在nP稳定运行3.5min；随后均匀地降至nM，历时1.5min；在nM稳定运行3.5min。重复上述交变工况，运行到25min为止，立即关闭油门。当油门关闭时，转速下降至怠速ns运行到29.5min；再开大油门，无负荷条件下使转速均匀上升到105％额定转速(105％nP）或上升到发动机制造厂规定的最高转速，历时0.25min±0.1min；随即均匀地关小油门，使转速降至nM，历时0.25min±0.1min。至此完成了一个循环，历时30min。整个试验共运行800个循环，持续时间约为400小时。同济大学汽车学院Page155.3可靠性试验方法试验过程中的检查发动机进行可靠性试验过程中，主要的工作有：对发动机进行定时检查：每1h检查；每24h检查；每96h检查等直到试验终了检测。每次检查的项目不同，试验者需根据国标或企业标准制定检查项目。如国家标准，GB/T19055-2003规定发动机每运行1h后，需要记录发动机校正最大净扭矩、校正最大净功率、额定净功率、点火提前角、燃料消耗量、机油压力及温度、进气管内压力及温度、排气温度、燃料温度、运行工况下全负荷活塞最大漏气量及运行持续时间(h)。发动机可靠性终了试验检测主要包括：测量机油消耗量、气缸压缩压力、气门间隙及气门下沉量等，然后全面拆卸，进行主要磨损件精密测量及表面观察。同济大学汽车学院Page165.3可靠性试验方法试验评价试验评价是可靠性试验非常重要的一项内容，标准中对其进行了详细的说明，主要评价项目有：机件的磨损及损害情况、动力性下降及经济性恶化的程度、机油消耗量及活塞漏气量的变化情况、排放值的变化情况，以及发动机首次故障时间、故障停车次数、机能率及故障平均间隔时间。1.关于发动机动力性评价标准中规定，发动机在运行过程中，校正最大净转矩、校正最大净功率及额定净功率下降值不应超过初始值的5％。同济大学汽车学院Page175.3可靠性试验方法试验评价2.发动机可靠性试验故障发动机可靠性试验故障采用机能率和故障平均间隔时间来评定，表达式如下：进行可靠性试验时，发动机是在很苛刻的条件下工作的，标准所规定的试验时间大致与其工作寿命时间相当，因而可靠性试验结果可以较客观地反映发动机在实际使用过程中的可靠程度及工作寿命。同济大学汽车学院Page18%100故障时间维护时间运行时间运行时间机能率＝次）（故障停车次数运行时间故障平均间隔时间＝/h5.3可靠性试验方法试验结果及分析根据汽车发动机可靠性试验结果，可以进行以下几个方面的评定与分析。1.性能稳定性评价：依据发动机实际运行持续时间、运行过程中所更换的零部件及其时间，进行发动机性能稳定性的评价。2.性能变化趋势及数值：根据可靠性试验中各阶段性能试验的结果，绘制校正最大净扭矩、校正最大净功率、额定净功率、运行工况下全负荷最大活塞漏气量、24h平均机油、燃料消耗比与运行持续时间(h)的关系曲线，用以分析可靠性试验中性能变化的趋势。并按标准规定的限值进行评定。同济大学汽车学院Page195.3可靠性试验方法试验结果及分析3.零部件的损坏情况：由所记录的故障停车、紧固件松动、密封失效、橡胶件老化、堵塞、变形、裂纹、断裂、零部件损坏发生的运行时间(h)及维护作业情况，参照所提供的损坏部位、裂纹、断口和窜漏印迹等照片，以及试验前后主要零件变形量的精密测量数据来分别进行评定。4.零部件磨损：依据机油油样分析结果，判断零部件磨损情况及机油品质；整理精密测量数据，确定主要摩擦副的磨损量；区分零部件磨损的形式，判定磨损的严重程度，提供磨损的照片，进行评定；描述摩擦副表面接触情况并提供照片，进行评定。同济大学汽车学院Page205.3可靠性试验方法试验结果及分析5.零部件表面沉积物：描述零部件表面沉积物的状态并提供照片，进行评定国家标准GB/T19055-2003((汽车发动机可靠性试验方法》对上述的评定依据均有说明。评价方法对发动机的可靠性研究是非常重要的。同济大学汽车学院Page215.3可靠性试验方法发动机加速试验在研究和开发发动机时，为节约试验成本和时间，正在着力研究发动机加速试验的方法，也就是研究发动机有哪些影响可靠性和寿命的因素，可以在加速试验中适当地被加强而激发故障的提前发生，从而获得那些限制发动机可靠性和耐久性的特征的早期信息，这样就可以及早采取措施来改进设计。1.航空发动机同济大学汽车学院Page225.3可靠性试验方法发动机加速试验2.车用催化剂对车用催化剂的耐久性评价，一般也采用快速评价方法，即快速老化方法同济大学汽车学院Page23同济大学汽车学院谢谢结束Page24