基于關(guān)鍵部件的柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)可靠性分析

付陽　鄒言云

摘要：針對柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)可靠性評估的難題，利用關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)換法，對柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)進(jìn)行失效分析，找出柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，從而將對柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的可靠性評估轉(zhuǎn)化為對關(guān)鍵部件的可靠性評估。

關(guān)鍵詞：燃油供給系統(tǒng)；柴油機(jī)；關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)換法；可靠性分析

0? ?引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于燃油供給系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致柴油機(jī)無法正常運(yùn)行的故障約占故障總數(shù)的20%～30%[1]。因此，如何準(zhǔn)確評估柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的可靠性已成為一個(gè)亟需解決的問題。為盡可能獲取真實(shí)可信的燃油供給系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，勢必要采用先進(jìn)的可靠性分析和評估方法，對柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行研究。本文利用關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)換法，對柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)進(jìn)行失效分析，找出柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，從而將對柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的可靠性評估轉(zhuǎn)化為對關(guān)鍵部件的可靠性評估。

1? ?關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)換法

系統(tǒng)是由若干單元（元件、零件、設(shè)備、子系統(tǒng)）為了完成規(guī)定的功能而互相結(jié)合起來所構(gòu)成的綜合體，為此系統(tǒng)的可靠性取決于單元的可靠性，單元的可靠性是系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)。

根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型可知，組成系統(tǒng)的所有單元中任何一個(gè)失效都會導(dǎo)致系統(tǒng)失效，系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的可靠性決定了整個(gè)系統(tǒng)的壽命。無論系統(tǒng)中其他部件的性能如何優(yōu)越，一旦影響系統(tǒng)的某個(gè)關(guān)鍵部件發(fā)生失效，整個(gè)系統(tǒng)的壽命即宣告終結(jié)。因此系統(tǒng)的可靠性取決于其關(guān)鍵部件的壽命。通過分析找出關(guān)鍵部件后，對系統(tǒng)的可靠性評估便可轉(zhuǎn)化為對關(guān)鍵部件的壽命評估[2]。

2? ?柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)失效分析

2.1? ?燃油供給系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)相關(guān)反饋數(shù)據(jù)，對某型號柴油機(jī)的燃油供給系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從故障數(shù)據(jù)庫中調(diào)取其中一年生產(chǎn)的同一型號柴油機(jī)的燃油供給系統(tǒng)故障情況，對調(diào)取的故障記錄進(jìn)行整理，共獲得68條故障數(shù)據(jù)，按故障零部件進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1。

從表1可以看出，在燃油供給系統(tǒng)的所有故障中，噴油器的故障發(fā)生率最高，占所有故障比例的30.88%。

2.2? ?燃油供給系統(tǒng)耐久性試驗(yàn)分析

2.2.1? ?性能開發(fā)試驗(yàn)

該型柴油機(jī)在性能開發(fā)試驗(yàn)中，其燃油供給系統(tǒng)共發(fā)生故障8次，包括Ⅰ類故障（致命故障）0次，Ⅱ類故障（嚴(yán)重故障）1次，Ⅲ類故障（一般故障）7次，Ⅳ類故障（輕微故障）0次。

2.2.2? ?500h全速全負(fù)荷試驗(yàn)

該型柴油機(jī)在500h全速全負(fù)荷試驗(yàn)中，其燃油供給系統(tǒng)共發(fā)生故障5次，包括Ⅰ類故障（致命故障）0次，Ⅱ類故障（嚴(yán)重故障）0次，Ⅲ類故障（一般故障）4次，Ⅳ類故障（輕微故障）1次。

2.2.3? ?200h雙超試驗(yàn)

該型柴油機(jī)在200h雙超試驗(yàn)中，其燃油供給系統(tǒng)共發(fā)生故障6次，包括Ⅰ類故障（致命故障）0次，Ⅱ類故障（嚴(yán)重故障）1次，Ⅲ類故障（一般故障）4次，Ⅳ類故障（輕微故障）1次。

2.2.4? ?500h雙超試驗(yàn)

該型柴油機(jī)在500h雙超試驗(yàn)中，其燃油供給系統(tǒng)共發(fā)生故障12次，包括Ⅰ類故障（致命故障）0次，Ⅱ類故障（嚴(yán)重故障）1次，Ⅲ類故障（一般故障）9次，Ⅳ類故障（輕微故障）2次。

2.2.5? ?出廠試驗(yàn)

該型柴油機(jī)在出廠試驗(yàn)中，其燃油供給系統(tǒng)共發(fā)生故障7次，包括Ⅰ類故障（致命故障）0次，Ⅱ類故障（嚴(yán)重故障）1次，Ⅲ類故障（一般故障）5次，Ⅳ類故障（輕微故障）1次。

從表2可以看出，在燃油供給系統(tǒng)耐久性試驗(yàn)發(fā)生的所有Ⅱ類和Ⅲ類故障中，噴油器的故障發(fā)生率均最高，分別占Ⅱ、Ⅲ類故障總數(shù)的100%和24.14%。

2.3? ?燃油供給系統(tǒng)FMECA

故障模式和影響分析是失效分析的系統(tǒng)分析工具之一，F(xiàn)MEA通常是可靠性分析的第一步，用于識別系統(tǒng)中各子系統(tǒng)、組件、單元的各種失效模式及影響[3]。故障模式、影響及危害性分析FMECA是在FMEA的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步分析失效影響的危害性，是FMEA的補(bǔ)充[4]。

2.3.1? ?危害性分析CA的內(nèi)容

危害性分析是以表格的形式給出，CA表的主要內(nèi)容如下：一是發(fā)生度。用于確定各故障模式的發(fā)生概率，用頻度表示。二是嚴(yán)酷度。用于確定各故障模式的嚴(yán)重程度。三是不易測度。用于估計(jì)各故障模式被發(fā)現(xiàn)的難易程度。四是風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)。計(jì)算各故障模式的風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)，將各故障模式的發(fā)生度、嚴(yán)酷度和不易測度相乘，所得結(jié)果即為RPN。

RPN給出了各故障模式重要程度的相對排序，RPN值越大，該種故障發(fā)生的后果就越危險(xiǎn)[5]。因此，根據(jù)各故障模式RPN值的大小，可以找出影響產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵和薄弱環(huán)節(jié)。

2.3.2? ?FMECA應(yīng)用

利用FMECA對某型號柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。由表3可知，燃油供給系統(tǒng)中風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)最高的零部件是噴油器，因此要想改善系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)該從噴油器開始著手。

3? ?總結(jié)

利用關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)換法對系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析的核心，就在于找到系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。本文通過對燃油供給系統(tǒng)進(jìn)行故障統(tǒng)計(jì)分析，耐久性試驗(yàn)分析和FMECA，得到了柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。

對燃油供給系統(tǒng)的外反饋故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得知噴油器故障占系統(tǒng)故障總數(shù)的30.88%，在燃油供給系統(tǒng)的所有故障中占比最大。對燃油供給系統(tǒng)進(jìn)行耐久性試驗(yàn)分析，得到燃油供給系統(tǒng)各零部件的故障嚴(yán)重度，在故障嚴(yán)重度相對較高的Ⅱ、Ⅲ類故障中，均是噴油器故障占比最大，故障嚴(yán)重度明顯高于其它部件。

對燃油供給系統(tǒng)進(jìn)行故障模式、影響及危害性分析，發(fā)現(xiàn)噴油器故障的風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)最大，其危害性最大。綜上，柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的關(guān)鍵部件為噴油器，噴油器為柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

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