摘 要

论文以电控柴油机喷油控制电磁阀为研究对象，设计恒定应力加速寿命试验，短期内对电磁阀寿命进行了预测。本研究在高可靠性、长寿命的产品评估方面很有意义。论文主要分析了电磁阀的失效机理，自主设计电磁阀的恒定应力加速寿命试验，在已有的电磁阀试验台架上进行电磁阀的可靠性试验，最后对电磁阀的寿命数据进行统计分析，在基于威布尔分布模型下建立逆幂律模型，对电磁阀的寿命进行预测，再以寿命为基础进行可靠性分析。研究结果表明：试验电磁阀寿命低于规定工作寿命，不可靠。论文的特色：针对喷油控制电磁阀设计恒定应力加速寿命试验，分析了寿命数据对模型的适用性。

关键词：电磁阀；可靠性；加速寿命试验；威布尔分布；逆幂律模型

Abstract

In this paper, electronic control diesel fuel injection control solenoid valve as the research object, and the constant stress accelerated life test is designed. The life of the solenoid valve is predicted in the short term. This study makes sense for high reliability, long life product evaluation.In this paper, the failure mechanism of the solenoid valve is analyzed, the constant stress accelerated life test of the solenoid valve is designed independently, and the reliability test of the solenoid valve is carried out on the existing electromagnetic valve test bench. Finally, the life data of the solenoid valve are statistically analyzed, Based on the Weibull distribution model, the inverse power law model is established, the life of the solenoid valve is predicted, and the reliability analysis is carried out on the basis of life.The results show that the life of the test solenoid valve is lower than the specified working life and is unreliable.The characteristics of this paper: Design the constant stress accelerated life test for the injection control solenoid valve, and analyze the applicability of the life data to the model.

Key words: solenoid valve; reliability; accelerated life test; Weibull distribution; Inverse power law model

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2电磁阀的可靠性研究现状 1

1.3论文研究目标与主要内容 2

1.4研究方法与技术路线 3

1.5论文结构 3

1.6本章小结 4

第2章 电磁阀及电磁阀试验台架 5

2.1电磁阀结构及工作原理介绍 5

2.1.1电磁阀的结构与工作原理 5

2.2.2可能导致电磁阀失效的零部件分析 6

2.2电磁阀的主要性能参数 7

2.3电磁阀试验台架介绍 8

2.4本章小结 10

第3章 电磁阀的加速寿命试验设计 11

3.1加速寿命试验 11

3.1.1恒加试验基本假设 11

3.1.2恒加试验设计思路 12

3.2恒加试验的设计要点分析 12

3.2.1电磁阀的主要失效形式分析 12

3.2.2 加速应力水平数k及应力水平的确定 14

3.2.3试验样品的选取和分组 15

3.2.3明确失效判据，确定失效时间 15

3.2.4试验停止时间 16

3.3电磁阀泄漏试验 16

3.4电磁阀的响应特性试验 16

3.5本章小结 16

第4章 恒加试验数据处理与分析 18

4.1电磁阀寿命数据 18

4.2数据处理思路 18

4.3加速寿命试验三大理论的验证 19

4.3.1威布尔概率纸的运用 19

4.3.2似然比检验形状参数的同一性 20

4.3.3相关系数分析加速模型 22

4.4数据分析与处理 22

4.4.1威布尔模型参数估计 22

4.4.2 形状参数m的估计 23

4.4.3加速模型参数估计 24

4.4.4正常工作压力下的威布尔分布 25

4.4.5电磁阀的可靠性评估 26

4.5电磁阀的优化 26

4.6本章小结 26

第5章 总结与展望 28

5.1全文总结 28

5.2研究展望 29

参考文献 30

致谢 30

第1章 绪论

本章主要介绍了喷油控制用电磁阀的研究背景、目的和意义，分析了国内外电磁阀可靠性技术的研究现状，确定了论文的研究技术路线和主要内容。

1.1研究背景

柴油机在船舶发动机方面运用广泛，其功率大，可靠性高，经济效应好等优点，被广大船东用户所喜欢。自20世纪90年代以来，世界对船舶柴油机的排放越来越重视，颁布了一系列的排放法规。因为柴油机的燃烧方式为扩散式燃烧，燃烧温度高，局部的燃烧不充分，导致柴油机NO_X和PM这两项排放量大，大大的影响了环境，柴油机的排放控制必须加强。汽油机的排放在用后处理技术后可以很好地解决，但柴油机的后处理技术不成熟，没有合适的三效催化器。因此，现阶段柴油机的排放控制仍然以机内净化措施为主，柴油机机内净化措施最为核心的技术就是电控燃油喷射系统。

喷油控制用电磁阀是电控燃油喷油系统实行燃油柔性控制的执行元件，它直接控制了喷油量，喷油持续时间，喷油正时，使供油系统独立于柴油机工况工作，避免了喷油质量受工况点的影响（尤其是低负荷时带来的影响），改善了柴油机的燃烧质量，达到控制排放的效果。电磁阀的响应时间，流量特性以及电磁力等性能影响了共轨系统的控制功能和精度，所以喷油电磁阀的可靠性直接影响了电控燃油喷射系统，电磁阀可靠性必须达标。由于国内排放法规实施比国外晚，对喷油控制用电磁阀的专业研究较少，国内无法与国外的成熟技术相比较，所以必须加强对电磁阀的研究，完善电控系统，使共轨系统可靠的实施喷油控制的优化，达到控制排放的目的。

1.2电磁阀的可靠性研究现状

电磁阀的可靠性是指电磁阀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^[1]。

针对传统的可靠性试验时间较长，无法对产品的可靠性进行快速评定这一缺陷，Levenbach提出了加速寿命试验，并开始对加速寿命试验数据进行了统计分析，这一想法，在武器装备、航空航天及机械电子等领域得到了广泛的应用^[2-4]。