汽车可靠性试验方法及相关指标控制

可靠性是产品在规定的条件下，在规定的时间内，完成规定功能的能力。这里主要包含了4个主要因素，即试验对象、规定条件、规定的时间及功能。

柴油机可靠性试验是通过规定的工况进行耐久试验，来验证和评价柴油机的设计质量和制造质量，同时可以为优化设计及质量提高提供依据，最终使柴油机达到可靠性目标的开发过程。柴机油可靠性试验通常分为台架可靠性试验、道路可靠性试验及用户可靠性试验，台架可靠性试验验证是否科学充分则直接关系到产品的可靠性水平。

（一）可靠性试验内容及方法

可靠性试验的目的是让产品在投产前把所有可能出现的问题都暴露出来，并加以解决。目前国内应用较多的是GB/T 19055—2003《汽车可靠性试验方法》国家标准中的交变负荷循环试验规范和冷热冲击试验规范。同时还有其他的试验规范可以作为一种参考。

1.全速全负荷耐久试验

全速全负荷耐久试验是行业内相对传统且普遍应用的可靠性试验方法，其目的在于考核柴油机重要的零部件如活塞、活塞环及气缸套等在热负荷条件下的耐磨损可靠性能，可初步得到柴油机功能及磨损方面的重要信息，是其他可靠性试验的基础试验。试验规范详见表3-5，试验中应注意对冷却液温度、机油压力、机油温度及进气温度等参数的控制。

表3-5　全速全负荷耐久试验规范

2.交变负荷循环试验

交变负荷试验方法一般采用“矩形”或“锯齿形”循环试验方法，这两种试验方法兼顾模拟实际使用工况和模拟零件故障形式，能达到加速强化试验的目的。而且可以根据不同的要求，或按照特殊考核的要求，灵活设计不同的具体试验规范。如图3-28所示为交变负荷试验规范示意图。其主要特点是所需的试验时间长，采用中高转速，增加了负荷产生的应力交变频率及温度，提高了质量惯性所产生的应力及频率。该试验主要考核在大扭矩和高转速条件下工作的情况，如曲柄连杆机构、挺杆、摇臂等运动件的抗疲劳强度的能力。同时也考核各个零部件的可靠性，如活塞、水泵等。从油门全闭的状态到105%油门状态之间的变化，主要用于考核加速变速频率，考核曲轴由零负荷加载至全负荷的承受能力，在试验中，始终要处于非稳定工况。零件受到额外的冲击力后，润滑表面油膜容易破裂，因此对零件的强度和耐磨性是严峻的考验。

3.冷热冲击试验规范

冷热冲击试验规范如图3-29所示。其冷却液温度变化范围为34～110℃。由于在冷热冲击工况下，各种零部件受热状态突变，按照热胀冷缩的规律，会降低连接件所形成的压强，破坏密封件（如气缸垫被打穿），可能还会有压紧件等之间相对滑移，扯破密封垫（如排气歧管垫片）。

图3-28　交变负荷试验规范示意图（实线表示油门全开）(www.xing528.com)

图3-29　冷热冲击试验规范示意图（实线表示油门全开）

还有零件内部受热不均匀，热应力交变而开裂（如活塞、缸套等）现象。如果改变了运动件间的间隙，可能产生擦伤、刮伤。另外，还改变压配件之间过盈的状态，可能产生松脱等。因此，这种试验方法被广泛地用于考核设计过程之中。

4.燃油系统穴蚀试验

柴油机燃油系统尤其是高压部分因压力变化产生气泡，随后在压力波动或燃油流动作用下气泡破裂，气泡爆破产生的瞬时高压使金属表面脱落形成麻点，称为燃油系统穴蚀。燃油系统穴蚀试验主要是用于考核喷油器等重要零件对高油温及变工况的适应能力，评价供油系统特别是高压供油系统的可靠性。一汽技术中心根据博世公司的专项试验方法，细化了试验工况及试验时间，形成了自主创新的穴蚀试验规范。穴蚀试验核心在于各工况的变化以及高燃油温度的参数控制，每个循环90 min，共计运行600 h。试验工况示意图如图3-30所示。

图3-30　穴蚀试验工况示意图

（二）试验数据分析

具体指标参见GB/T 19055—2003，其中有详细的参数范围及试验方法。下面简要列出一些试验评价方法。

（1）可靠性试验性能指标。可靠性初始性能指标与试验过程中以及试验结束后的性能复试指标的变化应在一定限值之内，包括功率、扭矩、转速、燃油耗、漏气量、机油耗、烟度、排放指标等参数。

（2）可靠性试验参数控制。可靠性试验参数的控制应该符合相关技术要求，试验参数不满足要求的可靠性试验不能予以通过。其中重要的试验参数包括进气温度、排气温度、进气压力、排气背压、机油温度、机油压力、燃油温度等参数。

（3）可靠性试验过程中故障发生的等级及频次。可靠性试验通过的前提之一是不能发生一二类故障，三四类故障发生的频次也不应超过规定数量，不得有异响以及“三漏”（漏油、漏水、漏气）等影响安全运行的情况。

（4）整机拆检评分。零部件不允许有断裂、裂纹、变形、磨损严重等影响整机功能完整性的明显损伤，不得有重要零部件评分低于规定的合格分数，一般零部件评分低于合格分数的数量也应符合规定，重要参数测量值应在规定范围之内。