学文网摘 要
本文根据汽车发动机ECU相关特征，结合同类可靠性实验和某汽车发动机ECU的研发技术，在ECU可靠性筛选试验、可靠性增长试验和可靠性鉴定试验的试验原理和实施过程指导下，，开发了ECU可靠性试验系统，并制订出详细的ECU可靠性联合试验方案。通过实验得出该方案可行且系统平台设计合理，ECU取样平均寿命有所延长，可靠性水平有所提升。
【关键词】汽车发动机 电子控制单元 可靠性试验
汽车ECU又名汽车电子控制单元，它作为汽车的大脑，闭环控制着发动机的燃油和点火系统，使其动力性、环保性和燃油经济性得到三重提升。
由于汽车发动机工作的特殊性，作为ECU必须同时具备防振、防水、防尘的功能；同时，无论是电磁辐射还是电压波动，它必须将其屏蔽，否则在发生故障时，一方面损坏发动机，带来高昂的维修成本；另外可能危及人身安全，带来不可估量的损失。
因此ECU的可靠性实验研究，就是为了后期的产品生产中为产品改进提出依据。本文主要通过某ECU开发过程设计实验，进行汽车发动机ECU的可靠性实验研究。
1 设计实验系统并进行实验
ECU可靠性实验需要基于不同的环境条件进行，因此需要在不同环境参数条件下，完成实验。
1.1 具体设备
1.1.1 自主研发的ECU仿真运行测试平台
在该平台下进行实验，能够完全模拟汽车实际作业情境，包括传感器信号和执行负载，发动机和ECU的通信切换，并实时监控ECU对故障类型和时间做一监控。
1.1.2 可控制温度的试验箱
在该试验箱内，实验者可以控制温度，使温度快速升降或渐变，并观察ECU在不同的温度条件下的不同变化。
1.1.3 可控制湿度的试验箱
在该试验箱内，可以通过人工控制或编程控制调节作业湿度，并观察ECU在不同的湿度条件下的不同变化。
1.1.4 可控制振动的试验箱
在该试验箱内，对ECU实行不同的振动条件，一方面观察在不同振动条件下ECU的不同作业情况；另一方面测试ECU的抗振能力。
1.1.5 可控温度、湿度、振动综合实验箱
在该试验箱内，对汽车发动机的ECU进行综合测试，并结合前面的单向测试验证其可靠性。
1.2 具体实验过程
1.2.1 可靠性筛选实验
作为汽车发动机ECU可靠性实验的第一步，即初次筛选过程。通常用于大批量生产后的ECU产品进行‘海选’的过程。该步骤是为了淘汰一批有较明显瑕疵的ECU。一般情况下，是在上文所提到的具体设备中，对试验品施加合理的压力，通常采用温度循环、不规则振动频率和恒定高温测试，从而使那些有明显缺陷或潜在缺陷的ECU在压力下显出鼓掌，然后将其剔除。大量实验数据表明，该筛选实验剔除的残次品可达90%准确度。其余产品进入下一轮实验。
1.2.2 可靠性增长实验
在可靠性筛选实验结束后，通过筛选的产品应投入不同的实验环境进行测试，比如同时以电应力和温度应力作为双加速应力进一步检测不合格的产品，该步实验需使产品缺陷暴露为硬件故障，如电路设计不合格的产品暴露为电容元件失效。将失效样品进行原因分析并改进，元件失效则改进元件，生产工艺不足则提升工艺，并使这些改进后的产品再次进行可靠性筛选和可靠性增长实，使汽车发动机ECU的可靠性实验不断得到提升。
1.2.3 可靠性鉴定实验
作为可靠性实验的最后一步，可靠性鉴定实验是确定产品是否能够定型投产，所以它的运行条件应尽可能和真实运行条件相一致。
该次实验选用无替换定时截尾试验方案，即样品测试过程中，一旦到达规定的截至时间Tc，必须马上停止实验，且将不合格产品数予以记录，判断是否符合接收标准。
若该批样品残次品数量小于初始设定的不合格标准，可对其进行定型，并投入量产；若未通过可靠性实验，应该拒收该批样品并对故障原因进行分析和改进，以求进一步提高ECU可靠性；若实验过程中，尚未达到规定截至时间但不合格样品数已超出规定标准，也可停止实验并拒收该批产品。
2 实验结果分析总结
在ECU可靠性实验研究中，我们通过可靠性筛选实验、可靠性增长实验和可靠性鉴定实验三大步骤对某品牌ECU的开发过程进行实验。
在第一轮可靠性筛选实验中，通过高温条件下的测试，淘汰了2个有较明显瑕疵的ECU，其中一个是由于焊接不当导致贴片电容破裂而产生局部高温；另一个则是抗高温性不过关，在第一轮就遭到淘汰。
接着进行第一轮可靠性增长实验，在通过筛选实验的样品中随机选20个样品继续进行可靠性增长实验，本次实验选用无替换定时截尾实验，设定结尾时间为参数t0（t0=10d），实验结束数据如表1。
对第一轮可靠性增长实验被淘汰的ECU进行原因分析，一是由于电路设计时曲轴位置传感器为单信号输入，无法有效排除干扰；二是由于点火脉冲过高，易产生过高温度。针对这两个问题提出改进措施：
（1）将电子控制单元内的曲轴位置传感器改为差分曲轴位置信号处理并且将ECU内部曲轴位置传感同时改为差分信号。
（2）对点火脉冲不稳定的现象，应增加泄放二极管，分散一部分点火脉冲的能量，同时提高焊接质量等制造工艺问题。
就第一轮可靠性增长实验所表现出来的问题进行针对性的改善后，在实验参数不变的情况下继续进行第二轮可靠性增长实验，得出的实验数据如表2。
对该轮实验失效ECU再次进行分析：是因为密封失效导致水汽进入，从而烧坏了电路，使其无法正常工作。改进措施为密封圈再造加强内部控制系统，使ECU可靠性得到提升。
无论是单纯看实验数据结果，还是同样在置信水平为0.9的单侧置信下限内进行计算，可靠性水平已从第一轮的694h上升为该轮结束的2064h，可靠性水平大大提升。证明了汽车发动机ECU实验的有效性。
通过最后的可靠性鉴定实验，在经过改进的ECU样品中随机选取10件样品，持续进行100h的实验，最终只有1个ECU产品失效，小于最初设定的失效数判定标准c=3，可以考虑接受该样品设计，并将其投入生产。
3 结论
通过可靠性筛选实验、可靠性增长实验和可靠性鉴定实验，对某品牌汽车发动机ECU进行检测暴露其现有问题并进行针对性的改进，提高其平均寿命从1159h到4752h，一方面大大提高该品牌发动机ECU可靠性，另一方面证明实验方案可行且实验系统可以满足实际的生产需求。
参考文献
[1]周永范.经济有效的汽车可靠性试验方法[J].企业科技与发展，2010（16）.
[2]丁洪春，罗马吉，蔡茂春.经济有效的汽车可靠性试验方法探讨[J].中国水运（下半月），2008（04）.
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