汽車發(fā)動機試驗學(xué)-第五章-發(fā)動機可靠性試驗

汽車發(fā)動機試驗章發(fā)動機可靠性試驗2021/5/91發(fā)動機可靠性試驗產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)有很多種，例如，一臺發(fā)動機的指標(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)動機達到可靠性是指發(fā)動機在預(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)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力”。

此定義中包括4個主要因素，即試驗對象、規(guī)定條件、規(guī)定的時間及功能。1.發(fā)動機可靠性試驗中的對象就是試驗發(fā)動機，為了對試驗對象進行正確的可靠性分析或計算，需對所研究試驗對象的各個方面有充分的了解。2.規(guī)定條件是指試驗發(fā)動機的使用條件、維護條件、環(huán)境條件和工作條件，如氣候（溫度、大氣壓）、試驗用燃料和機油、試驗工況等

2021/5/93同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.1可靠性定義可靠性的定義3.規(guī)定的時間是由用戶的要求或設(shè)計目標(biāo)決定的，是指發(fā)動機產(chǎn)品的工作期限，可以用時間單位、里程或其他單位表示?？煽啃钥己藭r，發(fā)動機按試驗標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的強化運行工況運行，與正常工作運行的情況有差別，其目的是減少試驗時間，降低試驗費用，提高產(chǎn)品開發(fā)速度?？己藭r強化運行工況所對應(yīng)的發(fā)動機試驗所需的時間應(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)動機使用說明書、設(shè)計任務(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)動機動力性、經(jīng)濟性、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同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗的意義及內(nèi)容可靠性試驗是為了了解產(chǎn)品本身狀況和提高產(chǎn)品可靠性水平而進行試驗的總稱，其主要目的是驗證產(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)濟合理性。根據(jù)不同的試驗?zāi)康?，相?yīng)地有不同的可靠性試驗內(nèi)容和方法。1．發(fā)動機零部件可靠性試驗發(fā)動機零部件可靠性試驗是依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計的要求，對某此關(guān)鍵零部件按照特定的試驗規(guī)范進行驗證性試驗。由于這些試驗往往采取超常規(guī)的交變負荷及熱負荷工況，故在短時間內(nèi)就能檢驗出該零部件的材料、制造工藝、配合間隙等的選擇是否合理，為整機可靠性試驗提供技術(shù)依據(jù)。2021/5/95同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗的意義及內(nèi)容

2.發(fā)動機可靠性試驗發(fā)動機可靠性試驗是根據(jù)試驗對象的機型和考核目的，按照試驗規(guī)范的要求進行。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，對產(chǎn)品的可靠性考核無論是在試驗條件苛刻程度上還是試驗要求上均要嚴(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)動機可靠性試驗方法》介紹了我國日前廣泛采用的幾種可靠性考核試驗規(guī)范。常用的試驗項目有：模擬道路行駛狀況的交變負荷試驗、混合負荷試驗、全速全負荷試驗、冷熱沖擊試驗。2021/5/96同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗的意義及內(nèi)容交變負荷試驗

該試驗的最大特點是發(fā)動機工況在短時間內(nèi)變化。2021/5/97同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗的意義及內(nèi)容2021/5/98同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗的意義及內(nèi)容混合負荷試驗采用不同負荷組成了一個試驗循環(huán)。圖表表示了其試驗規(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)動機轉(zhuǎn)速和負荷是均勻地改變。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定每循環(huán)歷時60min,共1000個循環(huán)，運行持續(xù)時間為1000h2021/5/99同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗的意義及內(nèi)容冷熱沖擊試驗該試驗的特點是發(fā)動機在不同工況時，冷卻水出口溫度是變化的，其試驗規(guī)范如圖表所示。每循環(huán)歷時6min，其運行持續(xù)時間需根據(jù)不同的最大總質(zhì)量汽車用發(fā)動機而定。2021/5/910同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗的意義及內(nèi)容冷熱沖擊試驗2021/5/911同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗的意義及內(nèi)容冷熱沖擊試驗2021/5/912同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.2可靠性試驗的意義及內(nèi)容全速全負荷試驗該試驗是發(fā)動機油門處于全開位置，發(fā)動機以額定轉(zhuǎn)速長時問運行，規(guī)定時間為1000h，其試驗規(guī)范如表所示。2021/5/913同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗方法在進行汽車發(fā)動機可靠性試驗前，首先要按發(fā)動機制造廠的磨合規(guī)范，對發(fā)動機進行磨合，然后對發(fā)動機進行性能初試。

初試項目主要包括：發(fā)動機凈功率、負荷特性、機械損失功率、活塞漏氣量及機油消耗量試驗。機油消耗量測量僅在發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速全負荷下運行的24h進行。進行可靠性試驗后，需對發(fā)動機性能進行復(fù)試，試驗方法及項目同發(fā)動機性能初試。2021/5/914同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗方法試驗方法

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

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

發(fā)動機進行可靠性試驗過程中，主要的工作有：對發(fā)動機進行定時檢查：每1h檢查；每24h檢查；每96h檢查等直到試驗終了檢測。每次檢查的項目不同，試驗者需根據(jù)國標(biāo)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定檢查項目。

如國家標(biāo)準(zhǔn)，GB/T19055-2003規(guī)定發(fā)動機每運行1h后，需要記錄發(fā)動機校正最大凈扭矩、校正最大凈功率、額定凈功率、點火提前角、燃料消耗量、機油壓力及溫度、進氣管內(nèi)壓力及溫度、排氣溫度、燃料溫度、運行工況下全負荷活塞最大漏氣量及運行持續(xù)時間(h)。發(fā)動機可靠性終了試驗檢測主要包括：測量機油消耗量、氣缸壓縮壓力、氣門間隙及氣門下沉量等，然后全面拆卸，進行主要磨損件精密測量及表面觀察。2021/5/916同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗方法試驗評價試驗評價是可靠性試驗非常重要的一項內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)中對其進行了詳細的說明，主要評價項目有：機件的磨損及損害情況、動力性下降及經(jīng)濟性惡化的程度、機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)動機首次故障時間、故障停車次數(shù)、機能率及故障平均間隔時間。1.關(guān)于發(fā)動機動力性評價標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，發(fā)動機在運行過程中，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同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗方法試驗評價

2.發(fā)動機可靠性試驗故障發(fā)動機可靠性試驗故障采用機能率和故障平均間隔時間來評定，表達式如下：

進行可靠性試驗時，發(fā)動機是在很苛刻的條件下工作的，標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的試驗時間大致與其工作壽命時間相當(dāng)，因而可靠性試驗結(jié)果可以較客觀地反映發(fā)動機在實際使用過程中的可靠程度及工作壽命。2021/5/918同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗方法試驗結(jié)果及分析根據(jù)汽車發(fā)動機可靠性試驗結(jié)果，可以進行以下幾個方面的評定與分析。1.性能穩(wěn)定性評價：依據(jù)發(fā)動機實際運行持續(xù)時間、運行過程中所更換的零部件及其時間，進行發(fā)動機性能穩(wěn)定性的評價。2.性能變化趨勢及數(shù)值：根據(jù)可靠性試驗中各階段性能試驗的結(jié)果，繪制校正最大凈扭矩、校正最大凈功率、額定凈功率、運行工況下全負荷最大活塞漏氣量、24h平均機油、燃料消耗比與運行持續(xù)時間(h)的關(guān)系曲線，用以分析可靠性試驗中性能變化的趨勢。并按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值進行評定。2021/5/919同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗方法試驗結(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、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，參照所提供的損壞部位、裂紋、斷口和竄漏印跡等照片，以及試驗前后主要零件變形量的精密測量數(shù)據(jù)來分別進行評定。4.零部件磨損：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)；整理精密測量數(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，進行評定；描述摩擦副表面接觸情況并提供照片，進行評定。2021/5/920同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗方法試驗結(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，進行評定國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19055-2003((汽車發(fā)動機可靠性試驗方法》對上述的評定依據(jù)均有說明。

評價方法對發(fā)動機的可靠性研究是非常重要的。2021/5/921同濟大學(xué)汽車學(xué)院5.3可靠性試驗方法發(fā)動機加速試驗在研究和開發(fā)發(fā)動機時，為節(jié)約試驗成本和時間，正在著力研究發(fā)動機加速試驗的方法，也就是研究發(fā)動機有哪些影響可