论发动机产品可靠性

ＤＩｏＩ：１Ｏ．３ｇ６　．ｉｓｓｎ．ｉＯ０￣ｌＯ，２０１３；∞１．０Ｏ２　论发动机产品可靠性　庞冰薇　（广西玉柴机器股份有限公司，广西玉林５３７００５）　

［摘要］产品可靠性是执行指定功能的能力。开发和应用高效可靠性技术，可以提高发动机可靠性水　平，解决电控发动机可靠性的问题。同时实施产品可靠性试验，为有效提升汽车发动机的可靠性提供技术　支持。　［关键词］产品；可靠性；发动机　

一、

引言　

所谓产品可靠性，是指元件、产品、系统在一定时间　内及一定条件下无故障地执行指定功能的能力。　

一般所说的“可靠性”是指产品的“可信赖性”、　“可信任度”。一台机器，如果它能准确执行指令，则说它　是可靠的；如果它不能准确执行指令，则称它是不可靠　的。产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间越　长。要想参与国际市场竞争，高可靠性的产品是主要的关　键因素之一。　产品可靠性分为固有可靠性和使用可靠性，它的要素　有三：耐久性、可维修性、设计可靠性。　耐久性：即产品使用无故障或使用寿命长。　可维修性：产品故障能通过维护或维修排除，就是可　维修性。可维修性与产品本身的固有结构关系重大，即与　设计可靠性有关。　设计可靠性：产品的可靠性首先是设计和生产出来　的，也是管理出来的，产品可靠性设计关键地决定着产品　的质量，由于人、机器、材料、方法、使用环境等单一或　多重因素的影响，因此设计应充分考虑产品的易加工性、　易使用性和易操作性，这就是设计可靠性。　二、发动机产品可靠性　发动机是汽车、农业机械、工程机械、通用机械、船　舶、内燃机车、军用、移动及备用电站装备的主要动力来　源，可靠性常用下列指标评定：　可靠度（Ｒ）指在规定使用条件下，在规定时间内完　成规定功能的概率。　维修度（Ｍ）指在规定使用条件下，在规定时间内完　成维修的概率。　有效度（Ａ）指在某一时刻具有或维持其规定功能的　概率。　使用寿命指发动机达到大修或报废前的工作时间。　采用成熟的设计、分析和试验技术，以保证和提高产　品的固有可靠性。　三、发动机常见的故障模式　可靠性工程是研究产品缺陷或故障的发生和发展规　律，并解决这些缺陷和故障，进而达到预防和纠正的工　程。指数分布、正态分布、对数正态分布和威布尔分布是　发动机常见的故障分布规律。　（一）指数分布密度函数：　可靠度函数：　发动机随机性冲击产生的故障、突发故障、可维修的　故障等，其分布规律为指数分布。　（二）正态分布密度函数：　可靠度函数：　发动机中零件故障是由相对独立、作用均匀的若干微　小因素造成的，故障概率分布多为正态分布。　（三）威布尔分布密度函数：　可靠度函数：　串联结构在较强外力作用下的故障、非串联结构但因　零件相互关系密切而传播蔓延的故障、磨损、疲劳、损害　积累产生的故障等，其分布规律为威布尔分布。　发动机的可靠性很大程度决定于元器件、零部件和原　材料本身的可靠性。　发动机常见的故障模式：起动困难、发动机无力、冒　黑烟、油耗高、油压低、三漏等模式。　５１　通过建立发动机数据库及大量的故障反馈信息，熟练　运用可靠性分析工具，统计分析产品缺陷或故障的发生和　发展规律，改进和完善设计，提高产品的可靠性。　四、当前发动机可靠性方面存在的主要问题　发动机除了本身产品机构，其它故障具有共性。据统　计，在保修记录中，属于用户使用、保养不当的占保修项　目３０％～３５％；属于厂家质量的占６５％～７０％。而厂家质　量的分类中，自制件质量缺陷、装试质量问题占１５％～　２５％；外协外购责任占４５％～６５％；燃油系统故障占２０％　～３０％。　（一】发动机设计及工艺问题　影响发动机产品可靠性的因素是多方面的，因素之间　的关系也是复杂多变的，但产品设计是最根本的影响因　素。设计可靠性决定了整机的可靠性，设计缺陷在生产使　用过程中是不可能得到弥补的。通常，发动机在调试及使　用中，都需要进行一定的结构及工艺修改，以达到甚至超　越设计预想的可靠性、耐久性、维护性和安全性。　同时，由于我国与国际先进国家相比，设计水平、工　艺都存在比较大的差距，国产发动机（包括自制件及装试　质量），由于受到材料、工艺、设备等条件的限制，产品　质量往往得不到保障。　（二）发动机常见的共性问题　１．漏油问题。如各结合面漏油、油封及密封圈漏油　等。　２．起动困难。　３．发动机无力，功率不足。　４．油耗高。实际使用中，燃料消耗量与试验所得数据　往往存在较大差距，说明燃料经济『生的问题是由复杂因素　组成的。　５．高压油管断裂问题。　６．高压油泵与传动轴的钢片连接部件失效，故障率为　０．８％～１．２％。　７．错漏装及拧紧结合松动等问题。　五、可靠性试验　发动机性能试验是验证发动机动力性、可靠性、经济　性、排放性、制造质量等不可缺少的手段，也是研制新产　品的一个不可或缺的环节。　汽车发动机尽管精度很高，但使用者多不是专业人　员，且环境、工况各有不同，因此只有以其使用环境、条　件为前提研制发动机，才能确保可靠性要求。在台架上进　行可靠性试验验证，能把发动机实际的工作状态进行模拟　再现，暴露产品在设计、制造和使用过程中的缺陷及质量　问题，及时采取纠正措施，从而提高产品的可靠性。　汽车发动机在台架上的可靠性试验方法，包括负荷试　验（如超速超负荷和全速全负荷）、冷热冲击试验。以下　为可靠性试验的试验标准：　国标福特Ｃｕｍｍｉｎｓ　ＦＥＶ　１０００ｈ全速全负荷试验２０００ｈ耐久试验　１０００ｈ全速全负荷试验８００ｈ标准循环试验（五工况）　５００ｈ超速超负荷试验排气制动试验５００ｈ超速超供油　试验５００ｈ动态道路循环试验（九工况）　５００ｈ热冲击试验５００ｈ热循环试验２００ｈ超负荷试验　２５０ｈ热箱试验２００ｈ热冲击试验　

六、可靠性综合评估认定　对汽车发动机可靠性进行综合评估认定主要有以下几　个方面：　１．依据发动机实际持续时间（ｈ），运行过程中所更换　的零部件及具体时间（ｈ），按照设计要求进行评定。发动　机在没有重大结构损坏的前提下，其实际持续运行时间　（ｈ）应达到国际的规定且试验中更换的零部件应达到设计　的寿命。　２．比较初试及复试性能曲线及主要参数，按试验记录　的校正最大净扭矩、最大净功率、额定净功率、全负荷运　行工况下最大活塞漏气量、２４ｈ平均机油／燃油消耗比与　运行时间（ｈ）的关系曲线，分析可靠性试验过程中性能　变化趋势。按国标和设计要求对以上每一项进行评估认　定。　３．零部件的损坏评估认定：记录故障停车、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；提供　损坏部位、裂纹、断口和窜漏印迹等照片；用精密测量数　据分析变形量。分别按国标进行评定。　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，按国标条款进行评定；描述摩擦副　表面接触情况并提供照片，按国标进行评定。　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，按国标进行评定。　以下为某发动机厂部分可靠性指标：　序号质量指标定义描述　１．Ｒｆ（维修频率）发动机每年发生故障的次数。　公式：Ｒｆ＝每批次发动机每年发生的故障次数之和，　该批次发动机台套数。　２．Ｒ　Ｉ＋Ⅱ　三包期内重大或致命故障率。　公式：Ｒ　Ｉ＋ＩＩ＝三包Ｉ、Ⅱ类故障数／三包期内的发　动机总数。　３．Ｒ０汽车厂调试故障比率。　公式：Ｒ０＝汽车厂调试故障数，汽车厂装车调试数　

（下转第５４页）　型光谱仪，其基本原理都是检测检品中被激发的各元素的　特征波长，经计算机处理激发波强度得出元素含量，从而　得知金饰品的金含量。该法主要对金饰品的的表面而非对　整体进行检测，显然影响因素较多、误差也较大。难以对　镀金、包金、足金进行有效的区别。白尔隽等＿２　利用低　能　放射性同位素源激发黄金饰品。通过ｘ荧光光谱分　析方法测定饰品中的含金量。测量精度可达０．２％。李露　明等［３］应用波长色散ｘ射线荧光光谱仪测定黄金饰品　中的含金量，该法对原有样品盒进行了改造，增设特制窗　口和采取样品固定等措施，以系列参考标样建立校准曲　线，用经验系数法校正基体效应，比例模拟法校正含量。　２５个待检品的测定结果表明，在含金量为３７．５０％一９９．９９％　的范围内，方法的准确度好和精密度均较好，该法操作方　便，样品无破坏。　（二）密度法　也叫流体静力学称量法，即通过测定金饰品密度，计　算金饰品的金含量。作为测定黄金饰品中金含量的一种物　理方法，具有无损、简单实用、准确、快捷、成本低等特　点。密度法对包金还是纯金的鉴别还是十分有效的。张一　兵等［４］测定了黄金饰品在不同温度、不同液体介质中的　金含量，结果表明，在室温下用蒸馏水或四氯化碳作测试　的液体介质测试结果较好。　（三）电子探针法　有单、双电子探针法。电子探针波谱法及能谱法可分　析任何形状及多种尺寸的黄金饰品。电子探针法测定黄金　（上接第５２页）　４．ＢＩＯ表示产品出现严重故障而失效的时间，这个时　间为从运行到１０％产品出现严重故障为止的运行时间。　５．严重故障发动机必须吊出车辆发动机仓才能进行修　理，和或者发动机的重要零部件必须被重加工或更换。　６．外反馈三漏故障整机出厂后三万公里内修复的漏　气、漏油、漏水故障。　７．平均停机时间因产品质量和服务质量造成的停机时　间　８．按时修复率由于产品质量进行保修时，人、车到位　至修复为止的时间。　七、如何提高汽车发动机的可靠性　随着我国经济的快速发展，我国的汽车工业也取得了　飞速发展，在２００９年一举跃升为全球第一产销大国，　２０１０年更是产销双双超过１８００万辆，但由于我国幅员辽　阔，地形复杂多变，各地对汽车的性能（包括可靠性）都　有着不一样的要求。所以，须结合发动机性能和运行环　境，细分市场，针对不同用途设计开发，研究适应用户及　环境需求的高效可靠性技术。　饰品的原理是利用电磁透镜将高速电子聚焦成１～几万　微米的电子束激发样品，使之产生所含元素的特征ｘ射　线荧光，利用这些特征ｘ射线即可对样品中所含元素进　行定性、定量分析，由于电子束聚焦很细，分析区域就很　小，因此不受样品形状尺寸的限制。该法的原理与ｘ荧　光光谱法类似，仪器采用高能量的电子束冲击金饰品表　面，首饰中的化学元素被激发，测定各种波长的强度，就　能得知金饰品的构成和含量。　以上简单介绍了金饰品检测中的有损和无损检测方　法，实际工作中应根据检测方法的特长及被检金饰品的被　测要求结合起来，才能达到准确、快速、经济的目的。　

［参考文献］　［１］苏菁，刘孟刚．全谱直读等离子体发射光谱法测定　高纯金中的杂质元素岩矿测试．２００４，２３（４）．　［２］白尔隽．低能　源ｘ荧光光谱分析法测定黄金饰　品中的含金量吉林大学《自然科学学报》．１９９７，（０３）．　［３］李露明，邢玉富．波长色散ｘ射线荧光光谱法测定　黄金饰品含金量《光谱实验室》１９９４，（０３）．　［４］张一兵，王师，周金娣．金实心黄金饰品中金含量的　密度法测定，上饶师范学院学报《自然科学版》．２００６，２６（３）　ｄｏｉ