汽車發(fā)動機可靠性分析研究

1、可 靠 性 工 程 結(jié) 課 論 文題 目： 汽車發(fā)動機可靠性分析 學(xué) 院： 機電學(xué)院 專 業(yè)： 機械電子工程 學(xué) 號： 201100384216 學(xué)生姓名： 郭守鑫 指導(dǎo)教師： 尚會超2014年6月1日目錄摘要································

2、83;···········3 關(guān)鍵詞·····································

3、3;····3 前言············································31. 可靠

4、性及可靠性技術(shù)的概念·····················42. 可靠性分析方式·························

5、83;·····52.1 指數(shù)分布·······························52.2 正態(tài)分布··········

6、83;····················52.3 威布爾分布····························

7、;·63. 汽車發(fā)動機可靠性評定指標(biāo) ····················64. 當(dāng)前汽車發(fā)動機可靠性方面存在的主要問題·······74.1 設(shè)計、工藝質(zhì)量問題·············

8、;········74.2 常見的共性問題·························85. 可靠性綜合評估認定 ············

9、83;·············86. 如何提高汽車發(fā)動機的可靠性 ··················9 參考文獻··············

10、83;·························9汽車發(fā)動機可靠性分析郭守鑫（中原工學(xué)院 機電學(xué)院 河南 鄭州 451191）摘 要：發(fā)動機是汽車的的核心部分，其技術(shù)性能的好壞是決定汽車行駛性能的關(guān)鍵因素。而其中汽車發(fā)動機的可靠性是關(guān)系到主要技術(shù)性能“何時失效”的問題，這是汽車發(fā)動機至關(guān)重要的技術(shù)指標(biāo)。本文針對汽車發(fā)動機可靠性及其相關(guān)問題進

11、行分析研究，主要論述了發(fā)動機可靠性分析方法、評定指標(biāo)、試驗方法以及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r、當(dāng)前汽車發(fā)動機可靠性方面存在的問題和提高汽車發(fā)動機可靠性的一些意見?！娟P(guān)鍵詞】 汽車發(fā)動機；可靠性；分析方法；評定指標(biāo)Abstract：The core part of the car engine, and its technical performance quality is a key factor in determining performance cars. Automotive engine reliability which is related to the main technical pe

12、rformance "when failure" problem, which is crucial to the car engine specifications. This paper for automotive engine reliability analysis and related issues,discusses the reliability analysis methods engines, evaluation indicators, testing methods and the development of domestic and inter

13、national situation, the current existing car engine reliability problems and improve the reliability of the car engine some comments.【Keywords】automobile engine; reliability; analysis; assessment index前 言眾所周知，當(dāng)前汽車行業(yè)總體火爆，人們對汽車的需求量在日益增長。然而由于發(fā)動機質(zhì)量問題而引發(fā)的汽車整體質(zhì)量問題也是數(shù)見不鮮，甚至導(dǎo)致一些事故的發(fā)生，它所引發(fā)的一連串問題卻硬生生的擺在消費者和制造

14、廠商之間。在如何保證汽車整體質(zhì)量的問題上，保證汽車發(fā)動機的質(zhì)量至關(guān)重要，其中很大程度就是由汽車發(fā)動機可靠性所決定。發(fā)動機的可靠性涉及到主機廠的設(shè)計、制造、裝配、供應(yīng)和售后服務(wù)等各部門；涉及到配套件、外協(xié)件的供應(yīng)廠商和協(xié)作廠商；涉及到各種類型發(fā)動機用戶的操作人員、維修人員和設(shè)備管理部門等。這種協(xié)同環(huán)境既有主機廠內(nèi)部各個部門的協(xié)同，又有主機廠與多家配套件、外協(xié)件的供應(yīng)廠商的協(xié)同，還有主機廠與多家典型用戶的協(xié)同。我國發(fā)動機水平與國外先進國家比還有較大的差距：產(chǎn)品的檢驗精度很高，但加工精度差，精度保持性差，簡單模仿多，細化分析少，用戶維護保養(yǎng)差，這些方面增加了發(fā)動機發(fā)生故障的機率。而所有的這些都是可靠

15、性差的表現(xiàn)?？己税l(fā)動機可靠性指標(biāo)的重要數(shù)據(jù)是平均無故障時間，國外發(fā)動機多數(shù)超過1萬小時，而國產(chǎn)發(fā)動機遠遠低于這個數(shù)字。這就難怪重要客戶愿意多花幾倍的價格來購買進口的發(fā)動機，而對國產(chǎn)發(fā)動機心有疑慮。因此分析研究和提高國產(chǎn)發(fā)動機的可靠性已經(jīng)到了非解決不可的時候了。與此同時汽車面臨巨大的生產(chǎn)與銷售市場以及受國際原油價格波動的影響，研究發(fā)動機的高度可靠性在此成為發(fā)動機生產(chǎn)行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。1 可靠性及可靠性技術(shù)的概念汽車發(fā)動機的可靠性作為評價其質(zhì)量的重要依據(jù)之一，現(xiàn)已在產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計、制造等方面顯示出了越來越重要的作用。所謂可靠性技術(shù)，是指以市場上的機械裝置為對象，在預(yù)定的時間內(nèi),能保持其壽命，發(fā)揮性能

16、、機能的一種綜合性技術(shù)。原來的可靠性概念指的是在既定空間時間條件下，實現(xiàn)賦予產(chǎn)品性能的程度，而現(xiàn)在則指的是按計劃創(chuàng)造可靠性能的整體技術(shù)，如表1所示。以前可靠性是用耐久性、QC(品質(zhì)控制)之類的概念來表示的，因而可靠性技術(shù)受到了這種模糊不清的概念的影響（當(dāng)然，根據(jù)各廠家的經(jīng)驗總結(jié)的評價技術(shù)是可信的）。而能打破這種局面的乃是新的可靠性技術(shù)?，F(xiàn)在，多以耐久性評價可靠性。2 可靠性分析方式發(fā)動機的可靠性分析始于故障分析，對于穩(wěn)定生產(chǎn)的一批發(fā)動機，發(fā)生的故障具有一定的統(tǒng)計規(guī)律。為了保證汽車發(fā)動機的可靠性，提出了一系列的可靠性分析方法，包括有：設(shè)計審查；故障分析-故障樹分析法;故障類型和影響分析法；統(tǒng)計壽

17、命手段-威布爾分布法等；產(chǎn)品質(zhì)量追蹤；實施過程中的質(zhì)量機能展開圖等。研究發(fā)動機發(fā)生故障的統(tǒng)計規(guī)律認為，發(fā)動機發(fā)生故障的時間(t)是服從某一分布函數(shù)f(t)的隨機變量。用物理方法和數(shù)理統(tǒng)計方法對發(fā)動機的故障、失效模式、影響因素及其規(guī)律進行分析，得出故障分析規(guī)律，是發(fā)動機可靠性研究的主要內(nèi)容之一。但在技術(shù)領(lǐng)域中，對提高可靠性來說最重要的是故障機理（其內(nèi)容是從原理上解釋裝置等發(fā)生故障的原因），從大量試驗中探明故障的本質(zhì)原因。常見發(fā)動機零件的故障（或壽命）分布規(guī)律有指數(shù)分布、正態(tài)分布、對數(shù)分布和威布爾分布。2.1 指數(shù)分布指數(shù)分布密度函數(shù)為f(t)=e-t可靠度函數(shù)為R(t)=e-t式中 故障率發(fā)動機

18、隨機性沖擊產(chǎn)生的故障（如超載下工作或過熱造成的故障）、正常工作下突發(fā)故障（包括人為事故造成的故障和偶然性操作不當(dāng)引起的故障）,可維修的故障等均適用于指數(shù)分布的故障分析規(guī)律。2.2 正態(tài)分布正態(tài)分布密度函數(shù)為(t-m)2f(t)- 22s 可靠度函數(shù)為¥(t-m)2R(t)exp-dt 22st式中 均值；標(biāo)準(zhǔn)偏差。發(fā)動機中有一些零件故障是由幾種相對獨立、公有均勻的微小差異量因素造成的，這些零件的故障概率分布函數(shù)多為正態(tài)分布，如燃燒室組件、氣缸、汽缸蓋和活塞的磨損性故障；噴油系統(tǒng)沉淀性故障；管閥系統(tǒng)的腐蝕性故障等。發(fā)動機有些零件故障是分散的，如曲軸疲勞斷裂和氣門彈簧疲勞斷裂等故障，這些

19、零件的故障概率分布則屬于對數(shù)正態(tài)分布。2.3 威布爾分布威布爾分布密度函數(shù)為m(t-r)mm-1f(t)=(t-r)exp- t0t0可靠度函數(shù)為 (t-r)2R(t)=exp- t0式中 m 形態(tài)參數(shù)；r 位置參數(shù)；t0尺度參數(shù)。發(fā)動機的下列故障屬于威布爾分布：串聯(lián)結(jié)構(gòu)在較強外應(yīng)力隨機作用下所發(fā)生的故障，如油水系統(tǒng)和齒輪傳動系統(tǒng)的故障；非串聯(lián)系統(tǒng)，零件故障間相互關(guān)系密切，由傳播蔓延而導(dǎo)致的故障，如滾珠軸承的滾珠；磨損積累、疲勞積累和損耗積累逐漸產(chǎn)生的故障。3 汽車發(fā)動機可靠性評定指標(biāo)發(fā)動機可靠性是指發(fā)動機在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。發(fā)動機的可靠性通常用下述指標(biāo)進行評

20、定。(1) 可靠度（ R ）指發(fā)動機在規(guī)定使用條件下，在規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率；(2) 維修度（ M ）指發(fā)動機在規(guī)定使用條件下，在規(guī)定時間內(nèi)完成維修的概率；(3) 有效度（ A ）指發(fā)動機在某一時刻具有或維持其規(guī)定功能的概率。其表示為A=MTBF MTBF+MTTR式中 MTBF 發(fā)動機平均無故障工作時間；MTTR 發(fā)動機的平均修復(fù)時間。(4) 壽命指發(fā)動機的工作時間。常見發(fā)動機壽命指標(biāo)：一是平均壽命 t MTBF ，發(fā)動機平均無故障工作時間（ MTBF ）；二是可靠性壽命 ts，發(fā)動機的可靠度下降到某一數(shù)值時發(fā)動機已工作的時間；三是大修壽命 B50，發(fā)動機大修或換機概率達到 50%的

21、累積使用時間。為了正確全面反映發(fā)動機的可靠性水平，我國內(nèi)燃機標(biāo)準(zhǔn)中制定了一套可靠性評定指標(biāo)，包括首次故障前工作時間（ MTTFF ）、平均故障間隔時間( MTBF )、無故障性綜合評分值（ Q ）、平均修復(fù)時間（ MTTR ）、有效度（ A ）以及大修壽命(B50)。4 當(dāng)前汽車發(fā)動機可靠性方面存在的主要問題各系列的汽車發(fā)動機除了本身存在設(shè)計方面的問題外，其他問題均具有共性。據(jù)統(tǒng)計，在用戶所有的報修項目中，屬于用戶使用、保養(yǎng)不當(dāng)或電話咨詢的占報修項目總數(shù)的30%-35%；屬于發(fā)動機生產(chǎn)廠家責(zé)任的占保修項目總數(shù)的65%-70%。對廠家責(zé)任進行細分，屬于自制件質(zhì)量缺陷或裝試質(zhì)量問題的占15%-25

22、%；屬于外購?fù)鈪f(xié)議（分供方）責(zé)任的占45%-65%；屬于燃油系統(tǒng)故障的占20%-30%。4.1 設(shè)計、工藝質(zhì)量問題影響汽車發(fā)動機可靠性的因素是多方面且相當(dāng)復(fù)雜的，根本性的影響因素出現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計階段。設(shè)計的可靠性決定了整機的可靠性，產(chǎn)品設(shè)計中留下的缺陷是不可能在生產(chǎn)使用過程中得以解決的。設(shè)計水平的高低對汽車發(fā)動機可靠性的高低起決定性作用。顯然，不完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計可能導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)各種各樣的故障。實際上，幾乎所有的發(fā)動機在經(jīng)歷一定的調(diào)試及使用后，都需要進行或多或少的結(jié)構(gòu)修改，以提高其可靠性、耐久性、維護性和安全性。在自制件及裝試質(zhì)量問題中，絕大多數(shù)是屬于設(shè)計、工藝可靠性差造成的。國內(nèi)生產(chǎn)的發(fā)動機，由于

23、受到工藝、設(shè)備等條件的限制，一個從理論上分析是良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計，而用于實際生產(chǎn)后，產(chǎn)品質(zhì)量卻往往得不到保障。4.2 常見的共性問題汽車發(fā)動機普遍存在的共性問題有：漏油問題。例如，空壓泵與齒輪室結(jié)合面漏油、油底殼與機體結(jié)合面漏油、曲軸前后油封漏油、氣門桿密封圈處漏油等。高壓油管斷裂。根據(jù)不完全統(tǒng)計，高壓油管的斷裂（裂紋）率（三包期內(nèi)，以下同）為1%-1.6%。連接高壓油泵與傳動軸的鋼片聯(lián)軸節(jié)部件失效，故障率為0.8%-1.2%； 錯裝、漏裝零件及螺釘松動等問題。螺釘松動問題主要集中在進排氣管連接螺釘、管螺牙悶頭及啟動電機、空壓泵、板翅式機油冷卻器等與發(fā)動機連接的螺釘上。5 可靠性綜合評估認定對汽車

24、發(fā)動機可靠性進行綜合評估認定主要有以下幾個方面：依據(jù)發(fā)動機實際持續(xù)時間（h），運行過程中所更換的零部件及具體時間（h）,按照設(shè)計要求進行評定。發(fā)動機在沒有重大結(jié)構(gòu)損壞的前提下，其實際持續(xù)運行時間（h）應(yīng)達到國標(biāo)的規(guī)定且試驗中更換的零部件應(yīng)達到設(shè)計的壽命。比較初試及復(fù)試性能曲線及主要參數(shù)，按試驗記錄的校正最大凈扭矩、最大凈功率、額定凈功率、全負荷運行工況下最大活塞漏氣量、24 h平均機油/燃料消耗比與運行時間（h）的關(guān)系曲線，分析可靠性試驗過程中性能變化趨勢。按國標(biāo)和設(shè)計要求對以上每一項進行評估認定。零部件的損壞評估認定記錄故障停車、緊固件松動、密封失效、橡膠件老化、堵塞、變形、裂紋、斷裂、零部件損壞發(fā)生的運行時間（h）及維護作業(yè)情況；提供損壞部位、裂紋、斷口和竄漏印跡等照片；用精密測量數(shù)據(jù)分析變形量。分別按國標(biāo)進行評定。零部件磨損1 依據(jù)機油油樣分析結(jié)果，判斷零部件磨損情況及機油品質(zhì)。2 整理精密測量數(shù)據(jù)，確定主要摩擦副的磨損量。3 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，按國標(biāo)條進行評定。4 描述摩擦副表面接觸情況并提供照片，按國標(biāo)進行評定。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，按國標(biāo)進行評定。結(jié)論和建議根據(jù)臺架可靠性試驗結(jié)果