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发表:来源:中国工业新闻网--中国工业报 日期:2015/6/11 点击率:1643 |
内燃机可靠性指标将在“十三五”规划中得到强化 |
作为世界汽车第一产销大国,2014年中国的各类内燃机产销量达8200万台之巨,完完全全又是内燃机产销的全球第一大国。但与国际先进水平相比,中国仍然不能算是内燃机强国,为什么呢?其中最大的差距即内燃机的可靠性。这是潍柴动力股份有限公司副总裁佟德辉,5月26日于北京举办的第四届内燃机可靠性技术国际研讨会上所做的表述。研讨会由中国汽车工业协会车用发动机分会主办,内燃机可靠性国际技术创新联盟等单位协办,共有十多位专家分别从不同角度和议题,围绕日益严格的排放与油耗法规及其给内燃机带来的挑战性,就内燃机整机与关键零部件可靠性、内燃机与整车匹配可靠性技术的应用以及内燃机摩擦、磨损等多个方面展开技术探讨和交流。
来自一汽技术中心发动机部机械开发室主任蒋文虎认为,发动机的可靠性是指发动机在规定的使用、保养条件下和规定的时间内按规定运行的能力,一般用故障率进行评价。发动机的耐久性是发动机在正常使用、保养条件下正常运行到极限状态之前的能力,是发动机可靠性的特殊表达形式,一般用B10寿命进行评价。B10寿命则是指发动机运行过程中,有10%的发动机出现严重故障时的运行里程或时间。
蒋文虎表示,明确发动机可靠性与耐久性的定义与评价指标,是发动机可靠性开发的前提。具体到一汽而言,在发动机产品开发的策划阶段,要详细定义出发动机的失效曲线,即在策划阶段就已经可预知发动机的可靠性水平。例如,在一汽基于失效模型所进行的零部件可靠性目标分解模型中,对失效原因进行分析判断,如结构性设计原因、供应商技术与质量控制水平、材料不当或工艺不满足设计要求以及潜在失效分析等多个方面。蒋文虎认为,市场真实的失效率曲线是评价发动机开发及质量保证体系的标准,同时也是下一代产品开发的输入,而全生命周期发动机可靠耐久性开发、发动机的改进、升级、换代是不断修改失效曲线的过程。
同样是谈到可靠性问题,来自清华大学汽车安全与节能国家重点实验室的帅石金教授表示,柴油发动机的使用寿命根据其所匹配车辆类型的不同而不同。通常来讲,柴油车的载质量越大,对其寿命的要求则越高;欧洲第六阶段排放法规,对柴油机寿命的要求比第四、第五阶段要求则加严40%~60%;而在美国,2004年后的排放法规中,轻型、中型柴油机里程没有加严,但使用年限增加了2年,重型柴油机里程则加严了50%;中国的柴油机寿命要求则参照欧洲体系。
作为柴油发动机的核心——电控共轨燃油系统,其磨损诊断与发动机可靠性有着密切的关联。来自潍柴动力发动机技术研究院的副院长张展腾博士介绍,在对喷油器所做的基于转速震荡的喷油器喷孔磨损控制分析软件中,当喷油器由于颗粒磨损造成喷孔变大时,相应的软件可以识别喷孔的磨损量,并对实际喷油量进行修正以保护发动机,并可根据喷孔磨损的程度进行相应的提示(如报警、限制扭矩等)。通过从设定喷油量到喷油量预估、喷油器磨损量分析、修正MAP自学习、修正因子、外特性油量修正,直至发动机保护的策略架构,可形成喷孔磨损后的应对方案。例如,当喷孔磨损程度较小时,可通过限制发动机外特性喷油量在合理范围内,防止发动机的损坏;而当喷孔磨损程度较大时,发动机的排放及性能恶化较严重,此时通过限制喷油量已不能有效改善时,则进行OBD(车载诊断系统)亮灯或进行限制扭矩的措施,并提示更换新的喷油器。
在谈到柴油喷射系统产品的验证工作时,来自博世汽车柴油喷射系统有限公司工程测试部的钱立彬介绍,通过可靠性工程,可以进行可靠性需求分析、仿真计算、健壮性验证、耐久性验证、客户验证和产品可靠性跟踪等一系列工作。例如,在产品健壮性评估过程中,通过基于载荷分析的健壮性试验,可以验证柴油喷射系统部件对油品润滑性的健壮性、对油品颗粒污染的健壮性以及对极端运行条件的健壮性。最终,通过零部件试验、系统耐久性试验、整车试验等客户验证过程,形成高质量和高可靠性的产品。
来自AVL公司的项目经理IlonaWeber女士则认为,对一个系统的开发,需要关于该系统使用惯例的深入知识,系统的关注点在各种不同车辆类型中典型的使用情况,车辆的使用惯例决定着动力系统的使用情况,而不同的参数会影响到车辆的使用情况。在AVL的开发过程中,对于发动机及其零部件而言,一个负荷分布情况分析应当给出特定部件的特定负荷细节。通过负荷曲线分析,可以尽早地获得相关部件的负荷信息,并且在项目早期即获取较好的负荷评估及系统使用情况评估,以保证开发的进展和布局的精确性。
帅石金教授介绍,对重型柴油机后处理系统耐久性所做的大量试验和研究中,分别对柴油机后处理系统中的DOC(柴油机氧化催化器)、SCR(选择性催化还原装置)、DPF(柴油机颗粒捕集器)等主要部件进行了包括热老化、硫中毒、HC中毒、高温失活、沉积物与灰分的累积等一系列试验与研究,并提出DOC的耐久性能直接影响到下游的DPF和SCR性能,DOC需根据DPF再生策略、后处理系统布置方案等进行有针对性的设计;而SCR耐久性影响因素很多,应特别注意SCR催化剂材料的选择及沉积物的控制;对于DPF,再生控制对其耐久性非常重要,精确可靠的DPF再生控制能有效提高DPF的耐久性能。
与内燃机可靠性的议题相一致,中国内燃机工业协会常务副会长兼秘书长邢敏,在谈到我国内燃机工业“十三五”节能减排与绿色发展思路时指出,面临国际先进商用柴油机约160万公里B10水平的挑战,我国正在研究大于100万公里的可靠性方案,并将从可持续发展的高度审视产品的整个生命周期,强调在产品开发阶段按照全生命周期的观点进行系统性的分析与评价。
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