关于二甲醚客车燃料系统失效的故障树分析论文
2019-12-16 12:30:02 266
Gemidine由于具有取代柴油和改善污染物排放的优势而备受关注。二甲醚的物理和化学性质与传统燃料完全不同。因此，为了使车辆安全稳定地运行，有必要采用与常规燃料车辆不同的燃料系统，以实现燃料填充，储存，运输和返回多余燃料的功能。在二甲醚客车的开发和示范运行中的故障记录表明，由燃料系统故障或发动机熄火引起的发动机故障数量约占总故障的78％。为了总结对二甲醚燃油系统进行故障排除的经验，本文采用故障树分析方法，对燃油系统的各种故障模式及其与燃油系统故障的逻辑关系进行分类。它为二甲醚总线的使用，维护和故障排除提供了指南。简洁直观的方法。同时，通过对故障树的定性分析，可以优化车辆的设计，制造和管理，以提高二甲醚总线的可靠性。
1燃油系统及其主要故障模式
1）燃油系统。二甲醚客车的燃料系统包括用于快速插入式车辆的二甲醚加油口，液化的二甲醚气缸，增压泵，二甲醚粗滤和精滤器，压力控制阀，压力表和发动机。它由液体供应管道，发动机液体回流管道和电磁阀组成。
2）重大故障模式。燃油系统的主要故障模式是无法建立燃油系统的工作压力，发动机无法启动或发动机启动后燃油系统压力下降，从而导致车辆熄火。
2故障树分析和建议
故障树分析是一种图形推论方法，是在特定条件下故障事件的逻辑推理方法。当故障数据完成后，可以通过故障树定量计算复杂系统的故障概率和相关的可靠性参数，为评估和提高系统的可靠性以及优化系统的维护策略提供了定量的依据。
2.1建立故障树
1）确定最高事件。根据车辆开发和示范运营记录，二甲醚乘用车燃料系统故障模式包括：发动机无法启动，发动机在行驶过程中失速，发动机功率不足，由于密封故障导致的系统故障，管道接头故障和泄漏以及液位显示故障。由于在启动过程中未能启动发动机或失速的故障占所有故障的78％，因此故障直接影响了操作并导致了“道路辅助”。这是最不希望发生的事件，因此被确定为故障树的最高事件P1。
2）确定第一级中间事件。导致最高事件P1的中间事件有两个方面：一个是由于管道问题而导致二甲醚流量不足；第二个原因是二甲醚流量不足。另一个是增压泵的泵送能力降低或损失。在这项研究中，二甲醚管道的故障流量不足P2，增压泵P3的故障是第一阶段的中间事件。最高事件和第一级中间事件之间的逻辑关系是“或”门G1的关系。
3）管道故障P2的下部中间事件和底部事件件。可能导致二甲醚管道流量不足P2的较低的中间事件是：管道中有气体P4，压力控制阀故障P5和管道阻力大P6，逻辑关系是“或”门G2关系。对低级中间事件的进一步分析：导致管道进入气体P4的低级事件是未吹扫二甲醚气瓶中的氮气C3，气瓶液位低P8以及它们之间的逻辑门上级事件P4是“或”门G4。 C3是最底层的事件。 P8的低气缸位有两种可能：一种是最接近增压泵的第三气缸位太低（其余气缸位不低），并且气体被吸入C10。另一种是所有的汽缸液。对于C11，这些位都太低。 C10，C11和P8之间的逻辑门是“或”门G8。导致压力控制阀P5故障的底部事件是压力调节不当（温度上升未及时调整）或滑阀密封故障C5，上部事件P5的逻辑门是“或”门G5。导致较大管道阻力P6的较低级别事件是过滤器阻塞C6，并且电磁阀未充分打开C7。具有上级事件P6的逻辑门是“或”门G6。
4）增压泵故障P3的下部中间事件和底部事件。增压泵总成由叶片泵，直流电动机和联轴器组成。增压泵叶片磨损C1，联轴器故障C2，电机故障或异常P7将导致增压泵的输送能力降低或出现故障。其中，C1和C2是底部事件，P7是次要中间事件。它们和第一中间事件P3之间的逻辑门是“或”门G3。下级中间事件P7的进一步分析：电动机故障或异常P7的原因是电动机碳刷C8的故障，绕组故障C9或低电源压力P9。 C8和C9是最低事件；低电源压力P9可能是由低电压C12或高线路连接器电阻C13引起的。 P7和C8，C9和P9之间的逻辑门是“或”门G7。 P9与C12和C13之间的逻辑门是“或”门G9。
根据以上分析，构造故障树，使二甲醚乘用车在行驶过程中无法启动或停止。
2.2故障故障树的定性分析
故障树中的所有逻辑门均为“或”门。根据最小割集的定义，所有13个基本事件都是最小割集，每个最小割集都表示一个故障模式。以增压泵磨损C1和联轴器故障C2为例进行分析。
2.2.1增压泵的磨损
1）故障现象。最初，起步困难，功率降低，然后发展为当车辆加速时容易失速，最后车辆无法起步。该故障最明显的特征是，燃油压力在启动后迅速下降，并且增压泵的运行噪音大大降低。因此，可以根据系统压力变化和增压泵的运行噪音来判断。
2）失败原因。增压泵长时间高速运行，由于磨损，增压泵叶片的径向和端面之间的密封性降低，导致内部泄漏增加，输出压力增加。力量下降。当发动机处于高负荷状态时，故障会导致喷射泵前的管路压力无法维持在二甲醚的饱和蒸气压以上，后者会蒸发部分二甲醚，因此发动机转速不稳定，因此它停滞了。
3）排除方法。更换增压泵。
4）预防措施。按照规定维护过滤器，并考虑定期更换增压泵。
2.2.2耦合故障
1）故障现象。连接电源后，增压泵电机将工作，但系统压力不会增加，并且发动机无法启动。拆卸表明联轴器破裂。
2）失败原因。叶片泵卡住或联轴器材料老化。
3）排除方法。消除刀片泵堵塞的原因，并更换联轴器。
4）预防方法。汽车制造应保持管道清洁；使用期间应按照规定维护过滤器；车辆停用后，应检查增压泵转子的旋转是否灵活。如果卡住，则需要通过维护和清洁消除。
2.3对策建议
对二甲醚公交车燃油系统故障树的定性分析确定了导致车辆在行驶过程中无法起动或失速的所有13种故障模式。在开发和演示操作中积累的经验详细描述了每种故障模式的故障现象，分析了故障原因，并提出了判断故障和消除故障的方法。除了在二甲醚客车改造中已采取的措施外，建议应采取以下预防措施：
1）车辆开发和设计。进一步开发可靠耐用的增压泵；增加气缸盖两侧的通风孔；增压泵电路使用防水接头。压力控制阀使用与二甲醚兼容的密封材料。
2）汽车制造。采购的液化二甲醚钢瓶应具有采购技术要求中的清洁度要求；购买的压力控制阀滑阀密封件应使用与二甲醚兼容的密封材料；在管道安装前安排吹管程序，以保持管道清洁；在新车首次启动之前，通过放气阀除去二甲醚瓶中的氮气；试运行后检查气瓶的液位平衡，有特别明显的区别，需要调整回液平衡。
3）车辆使用。停用后重新启动之前，请检查增压泵转子的旋转灵活性。如果卡住了，则需要通过维护和清洁将其清除；如果使用氮气作为燃料，则应排除气缸中的氮气；使用说明书规定了不同季节的工作压力调节要求；该说明手册指定了定期更换碳刷的方法。
4）车辆保养。碳刷用作易损件，包含在备件计划中，并定期更换。车辆维护规范增加了对管道工作压力的检查和调整。
3结论
1）在二甲醚客车的开发和演示操作中，基于故障记录建立的燃油系统故障故障树揭示了在驾驶过程中二甲醚巴士无法启动或熄灭火灾和故障模式之间的逻辑关系为分析和快速排除车辆燃油系统故障提供了工具。
3）从故障树分析来看，二甲醚乘用车在行驶过程中无法启动或熄灭，可以看出管道和增压泵是系统的薄弱环节，管道故障可以解决。增压泵没有合适的工业产品。研发有待加强。只有大大提高增压泵的可靠性和耐久性，才能提高城市客车的可靠性，实现二甲醚客车的产业化。
