原创 氢燃料发动机零件可靠性分析

随着环境污染，气候变暖和能源危机的加剧，迫切需要找到适合汽车动力的替代燃料。

氢能作为车用燃料在能源和环境保护方面的优势非常突出，与其他发电厂相比，氢燃料发动机最接近于使用现有内燃机技术并拥有更成熟的经验和基础，应该是第一要被市场接受；因此，汽车氢燃料发动机是内燃机行业的重要发展趋势。但是，由于氢燃料的物理和化学特性，其火焰传播速度是汽油的7.7倍；点火能量低，易发生早期燃烧，回火等燃烧；与同等质量的汽油相比，氢气的发热量高，燃烧压力上升率更高，燃烧压力最高，燃烧温度最高，从而使发动机运转粗糙并剧烈振动。

其零件的热负荷和机械负荷比同等级的普通发动机要大。而且氢燃料发动机在气缸内燃烧的机理还不十分清楚，这使得氢燃料发动机在工作中常常难以预测地受到损害，直接影响氢燃料发动机的关键部件的正常运行，因此氢燃料发动机的关键部件在不确定性下影响设计可靠性的因素非常重要。

1氢燃料发动机关键部件时变可靠性计算模型

对机械结构可靠性的研究大多集中在结构的一般可靠性计算，整个生命周期的可靠性预测以及相应的方法上。随着机械设计理论的发展，由于不确定因素的影响，人们越来越关注机械结构可靠性的时变特性，并基于泊松，伽马等随机过程和贝叶斯方法进行了实时可靠性研究。理论已经出现。同时，也对结构载荷的随机时变特性产生影响，受随机时变载荷的影响，服役过程中机械结构的应力和强度的不确定性因素也不断变化和退化，同一类型的结构在相同条件下也表现出不同的效率，其疲劳寿命可以是几十倍，范围也很大。这些时变可靠性研究大多集中在钢筋混凝土和其他结构工程的研究上，主要分析结构阻力和各种可靠性预测方法。

2氢燃料发动机关键部件时变可靠性的优化设计

基于以上理论，可以通过使用工作条件相似的氢燃料发动机零件的载荷（应力），强度漂移率和挥发性值来进行新零件的可靠性设计和可靠性优化设计。优化设计可以使所设计的产品在某些方面具有特殊的优势，因此我们直接进行可靠性优化设计。氢燃料发动机零件时变可靠性优化设计的一般建模方法是：在给定的未来时间内，在T零件可靠度约束条件下（通常零件强度可靠度不少于一定值），追求最佳零件经济结构（氢燃料发动机的最低成本，最轻的重量等）通常在最轻的条件下追求最轻的重量或平衡成本。根据零件的结构特点和上述随时间变化的可靠性，计算了目标函数和约束函数。

3氢燃料发动机关键部件的复杂时变可靠性模型

基于不确定性因素的时变可靠性计算模型和多个参数的最优设计模型，这些参数经常需要用来描述复杂的随机过程，经常存在的复杂随机过程的应用同时进行可靠性计算模型用于两个或多个不同类型的随机分布，并且必须进行多个复杂的操作，在这种类型的分布的各种类型之间，同一模型中的分布包含多种类型的可靠性模型或复杂的优化模型（如果使用传统方法）计算复杂，甚至可能无法解决。基于盲数理论的方法为求解由不确定参数组成的复杂可靠性模型提供了一种有效的方法。盲数作为一种离散化，数字表示方法和处理工具，可以从微观的角度表达所有不确定性，包括随机变量，应用于基于随机过程的复杂时变可靠性方法的复杂模型计算提供了一种简单有效的方法，还可以减少由于数据拟合而引起的计算错误，并且可以对计算进行编程，从而提高了计算精度和计算效率。但是，盲数的加，减，乘，除只有四种运算方法。在对不确定变量进行数值处理之后，将需要计算机来计算和处理海量数据。因此，有必要探索盲数帧的最优解方法，以提高计算速度。同时，有必要探索其他简单方法来解决这个复杂的数学模型。