《内燃机可靠性》PPT课件.ppt

1、内燃机可靠性,一、可靠性的基本概念 二、零部件和系统的可靠性设计 三、常用可靠性参数B10 寿命 四、内燃机可靠性试验,内容提要：,可靠性 可维修性 可用性,一、可靠性的基本概念,可靠性,问题：什么叫可靠性？,所谓可靠性，是指在规定的使用条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力。（狭义可靠性） 就汽车而言就是说汽车在正常的驾驶和道路条件下，一定时间或行驶里程内能够保证正常行驶的程度。,规定的使用条件 环境、使用及维护等条件,规定的时间 时间起点和时间间隔等,规定功能 例如，可靠是指要求内燃机只要能转动，还是要求必须能输出一定的功率，还是要求必须能在低油耗、高效率的状态下工作等。,因此产品的可靠

2、性并非是一个定值，它随着规定的使用条件、规定的时间、规定功能的不同而具有不同的数值。 产品的可靠性是产品的一种内在属性，它是在产品的设计、生产和使用过程中通过一系列保障措施和手段得来的。这一系列的保障措施和手段形成一个完整的可靠性系统工程。 产品的可靠性内容包括：可靠性设计、可靠性评估、可靠性预测、可靠性试验、可靠性检验、可靠性管理、可靠性信息收集。 可靠性是因实际需要逼出来的一门实用理论和技术。 美国二战电子武器,可靠度与不可靠度的概念,由于同一批产品的不同个体，其可靠性在一定的的范围内是一个随机量，为了定量研究一批产品的可靠性问题，通常以可靠度作为度量与评价可靠性的指标。 可靠度是指产品在

3、规定的使用条件、规定的时间内、完成规定功能的概率。 反之，不可靠度是指产品在规定的使用条件、规定的时间内、不能完成规定功能的概率。,可维修性,问题：什么叫可维修性？,狭义可靠性：一旦出现故障即认为产品不可靠。 但实际上产品可分为两类：一类是不可修复产品，另一类是可修复产品。显然可修复产品如果能在允许的时间内可迅速修复，那么将不会影响正常工作，由此引出可维修性概念。,可维修性是指产品在规定条件下、规定时间内完成维修工作的能力 。用产品在规定条件下、规定时间内完成维修工作的概率即可维修度来衡量。,可用性,问题：何为可用性？,产品是否可维修对产品在某一时刻是否处于可使用状况的影响是很大的。为了表示这

4、一现象，引入可用性的概念。,可用性是指产品在规定条件、规定时刻处于可使用状态的能力。同样用产品在规定条件、规定时刻处于可使用状态的概率即可用度来衡量。,可靠度、可维修度、可用度的关系,要得到高的可用度，可以通过提高可靠度或者提高可维修度得到。高的可靠度往往与高的研制投资费用相对应，它有能降低产品的维修及使用费用，为此设计产品时要选择最佳的可靠度。,内燃机可靠性研究的复杂性,1、一个内燃机的零件具有很多自身的和工作特征，如材料、形状、尺寸、表面处理、受热、受力、疲劳、腐蚀、磨损等等，决定了其鼓掌故形式的多样性。各零件的故障及功能形式多，故障与功能间的关系复杂，很难找到明确的对应关系，即具有模糊性

5、。,2、内燃机零部件的工作环境复杂。从设计、制造、运输、储存到保养、维修、管理等的中间环节也很多，这些因素均会对其可靠性产生影响。因此内燃机的可靠性实际上是一个庞大的系统工程。,3、缺少可靠性数据。由于内燃机零部件品种规格多，故障数据往往比较分散，数据的适应范围窄，收集也困难，造成可靠性数据很缺乏。 给可靠性的研究也带来很大困难。,故障率、故障率曲线,故障率：是产品工作到某一时刻时，在单位时间内发生故障或失效的概率。因此故障率可以衡量某时刻正在工作的产品发生故障可能性的程度。,多数机械产品在制成并投入工作直至报废，其故障率的变化曲线是类似的，可以分成3各区域：（浴盆曲线） 1、故障率递减的早期

6、故障期； 2、故障率基本恒定的偶然故障期； 3、故障率递增的磨损和疲劳故障期。,浴盆曲线最要强调的问题,二、零部件和系统的可靠性设计,影响发动机可靠性的因素是多方面而且复杂的，根本性的影响是设计。设计的可靠性决定了整机的可靠性，设计中留下的缺陷是不可能在生产与使用中去完全解决的。 专家指出，一种发动机可靠性的高低，设计水平起到决定性的作用。,零部件的可靠性设计,内燃机零部件的可靠性不仅影响整机的可靠性、维修性，维修、保养次数及费用，内燃机使用期的总费用，而且还会硬性其油耗量等经济性指标。 传统设计 现代可靠性设计,系统的可靠性设计概念,零件的失效与否与系统的失效并不成一一对应的关系当系统由成前

7、上万个零件组成时，要单纯通过提高零部件的可靠性来提高系统的可靠性是很困难且代价很高的，甚至在一定情况下是不可能和不必要的。,系统的3个基本内涵： 1）若干的零部件；2）组合形式；3）规定功能。,提高系统可靠性的一种有效途径,在不改变规定功能的条件下，通过改变其组合形式或增减局部结构来实现。 系统可靠性分析的基础是如何对各种结构系统进行可靠性计算分析。通过分析可以使我们对如何设计不同结构的系统来提高系统的可靠性，如何将系统的可靠性指标分配给各零部件。,三、常用可靠性参数B10 寿命,产品的可靠性参数常常用： 可靠度（Reliability）、 平均故障间隔时间（Mean Time To Fail

8、ureMTBF）、 平均故障前工作时间（Mean Time To Failure-MTTF ）等参数来描述,可靠度表达了产品在规定时间内、在规定的条件下完成规定功能的能力。,例如某产品在20,000 小时内的可靠度为0.95，表示该产品能够在20,000 小时内不发生功能性故障的可能性为95，描述起来有一些复杂，而MTBF 和MTTF 表达起来就简单多了，例如某产品的MTBF 为20,000 小时，表示该产品评价每20,000 小时出现一次故障,对于系统级产品（对汽车来说就是整车级）， 可靠度是一个合适的可靠性参数， 对于设备级产品（对汽车来说就是总成或成件级） MTBF 和MTTF 更容易表

9、达，也更为常用。MTBF 和MTTF 描述了产品在规定任务时间内的故障强度，但是有以下的不足：,参数表达了产品的故障强度，但是难以据这些参数判断产品的耗损寿命，难以确定大修期。,B10 寿命,B10 寿命最早用于描述轴承的可靠性和寿命。对于轴承产品，其可靠性是随其工作时间逐渐下降的，到了其耗损阶段，故障发生的频率会陡然增高，进入故障高发期。轴承的意外故障可能会带来较大的损失，为了减少意外故障的损失，需要在轴承进入耗损阶段之前就对其进行维修或更换，避免其进入故障高发期的耗损阶段。针对这个问题，人们提出一个非常朴素的做法：收集轴承的故障时间数据，通过统计方法得到10的轴承发生故障的那个时间点，用B

10、10 表示这个时间点，如果轴承工作到这个时间点仍未失效（大概占90%左右），需要对其进行维修或更换。,B10 寿命的定义是： B10 寿命是个产品的工作时间点，产品工作到这个时间点后，预期有10的产品将会发生故障。,比B10 寿命更广泛的描述为BX 寿命，当X 为10 时称为B10 寿命，当X 为5 时称为B5 寿命。比较常见的BX 寿命是B0.1、B1、B5、B10、B50 寿命，对于汽车类产品，一般用B10 寿命表达其整车和成件的可靠性，因此本文以B10 寿命进行研究，文中内容同样适用于其它BX 寿命。 BX 寿命称谓的来源无从考究，普遍认为B 代表Bearing（轴承），另一说是B 代表

11、德文的“Brucheinleizeit”（进入耗损失效的初始时间）。,假如我们通过试验或实际使用获取了某产品的故障和使用数据，当数据量充分时，我们就可以利用这些数据对该产品的B10 寿命进行评估，所采用的评估方法称为B10寿命的评估方法。 三个步骤,四、内燃机可靠性试验,目的： 1）发现内燃机在设计、材料和工艺方面的各种缺陷； 2）逐步提高内燃机的可靠性，减少维修费用及保障费用； 3）确认内燃机是符合可靠性定量要求。,可靠性试验不仅仅是对内燃机作出合格与否的结论，更重要的是通过可靠性试验发现其可靠性问题，采取有效的措施予以纠正，从而提高内燃机的可靠性 。,可靠性试验分类,由于目的、试验方法等的

12、不同，可靠性试验可分为： 可靠性工程试验 实验室试验 使用现场试验 应用统计试验,可靠性工程试验,目的在于暴露产品的可靠性缺陷并采取纠正措施加以排除。在试验过程中，如产品出现可靠性缺陷（故障），一般即时撤换故障件，修复后继续进行试验。对故障原因进行分析，采取有效的针对性措施予以纠正，提高产品的可靠性。,实验室试验,是在实验室内，模拟实际使用条件或在规定的工作及环境条件下进行的试验。 确点是很难对复杂多因素的实际使用条件进行精确的模拟，但试验条件易于控制，实验结果的可比性强，适宜于对一些具体因素的研究分析。,使用现场试验,优缺点与实验室试验正相反，由于使用现场的环境条件不可控，因此现场可靠性数据

13、需要折算成标准典型环境条件下的可靠性数据。由于这种折算关系相当复杂，一般只能作一些近似折算。,应用统计试验,是通过产品在实际使用过程中出现故障的条件、寿命等问题的统计分析查找故障原因，提出改进措施的试验，又称“场”试验。这种方法花的费用少、信息多，并且环境真实，但需要有严格、规范的可靠性数据收集、整理、管理等的制度保障。,内燃机台架可靠性试验,是使内燃机受到较大的实际交变机械负荷及热负荷，并提高单位时间内的交变次数，以期在较短的时间内考验内燃机的可靠性或发现其可靠性薄弱环节，通过分析、改进提高可靠性的试验。它与内燃机的性能试验一样是内燃机定型的依据。,台架可靠性试验规范各国、各厂家不尽相同，没有统一的标准。试验内容所涉及的工况大致包括： 1）标定工况（全速、全负荷）； 2）最大扭矩工况； 3）变速变负荷（包括怠速）工况； 4）超速超负荷工况等。,标定工况（全速、全负荷）,主要考虑内燃机