ICS47.020.20 CCSU44 中国船舶工业行业协会团体标准 T/CANSI171—2025 2025-12-22发布 2026-01-01实施 中国船舶工业行业协会发布船用柴油机整机可靠性评估方法 Reliabilityevaluationmethodformarinedieselengine 全国团体标准信息平台 T/CANSI171—2025 I目次 前言..................................................................................II 1范围.................................................................................3 2规范性引用文件.......................................................................3 3术语和定义...........................................................................3 4评估依据.............................................................................3 5机理和数据融合的柴油机整机可靠性评估方法.............................................3 5.1整机可靠性评估方法结构图.........................................................4 5.2统计方法和数据...................................................................4 5.3整机性能模型.....................................................................4 5.4整机动力学模型...................................................................5 5.5零部件损伤模型...................................................................5 5.6整机可靠性评估..................................................................15 6机理和数据融合的柴油机整机可靠性评估流程............................................16 6.1评估所需参数....................................................................16 6.2随机参数样本点的生成............................................................16 6.3零部件损伤的计算................................................................16 6.4整机损伤的计算..................................................................16 6.5整机可靠性参数的计算............................................................17 附录A（资料性）柴油机整机可靠性评估方法应用案例.....................................19 参考文献..............................................................................27 全国团体标准信息平台 T/CANSI171—2025 II前  言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起 草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件中国船舶工业行业协会标准化分会提出。 本文件由中国船舶工业行业协会归口。 本文件起草单位：上海船舶动力创新中心有限公司、上海交通大学、中船动力研究院有限公司、中 船动力（集团）有限公司。 本文件主要起草人：崔毅、孙腾腾、杨长祺、宋雅丽、屠丹红、郭佳琪、郭笑风、郁文强。 全国团体标准信息平台 T/CANSI171—2025 3船用柴油机整机可靠性评估方法 1范围 本文件规定了基于机理和数据融合的船用柴油机（以下简称柴油机）整机可靠性评估的依据、方法 和流程等。 本文件适用于船用柴油机整机可靠性评估，其他燃料船用发动机可参照使用。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T4888—2009故障树名词术语和符号 GJB451B—2021装备通用质量特性术语 T/CANSI170船用发动机可靠性术语定义 3术语和定义 GB/T4888—2009、GJB451B—2021和T/CANSI170中界定的术语和定义适用于本文件。 4评估依据 根据柴油机的使用需求、技术指标和船东的使用情况，确定柴油机运行的全寿命周期的使用工况历 程，见表1。 表1柴油机全寿命周期的使用工况 负荷% 运行时间比例% 10% 根据不同运行工况确定 25% 根据不同运行工况确定 50% 根据不同运行工况确定 75% 根据不同运行工况确定 85% 根据不同运行工况确定 100% 根据不同运行工况确定 110% 根据不同运行工况确定 5机理和数据融合的柴油机整机可靠性评估方法 全国团体标准信息平台 T/CANSI171—2025 45.1整机可靠性评估方法结构图 基于机理和数据融合的柴油机整机可靠性评估方法的主要结构见图1。 图1整机可靠性评估方法结构图 5.2统计方法和数据 5.2.1对于采用机理模型计算的关键零部件，应选取材料性能、几何公差及工沉载荷谱等不确定参数， 依据设计图纸、实验数据来量化各参数的分布区间，通过蒙特卡洛方法生成这些参数的随机样本点。 5.2.2对润滑系统、冷却系统、燃油系统等附属系统，应通过统计数据进行零部件或系统的可靠性分 析。 5.3整机性能模型 5.3.1获取柴油机信息，应当准备但不限于： a)柴油机功能图及说明； b)柴油机工作原理图及说明； c)柴油机使用要求说明； d)柴油机结构图及说明。 5.3.2确定构成柴油机性能模型的主要结构，性能模型结构见图2。 图2柴油机性能模型结构 5.3.3应基于容积法建立整机性能模型，模拟发动机包含进气、燃烧放热、排气等的整个工作过程。 全国团体标准信息平台 T/CANSI171—2025 55.3.4对于气缸子系统，应利用热力系统能量平衡方程、质量平衡方程、燃气组分平衡方程和理想气 体状态方程构成的方程组来求解缸内工质的状态，在某一时刻热力系统的容积可根据曲柄连杆机构的动 力学公式来计算，采用双韦伯放热规律模型来模拟气缸内的燃烧放热规律。 5.3.5对于进排气管子系统，应不考虑复杂的进排气管系结构，将其简化为和管路体积相同的容积， 认为热力学参数在容积内的各个位置均相同，只考虑参数随时间的变化。容积内参数的计算应基于质量 守恒、能量守恒和理想气体状态方程。 5.3.6对涡轮进行计算时应将其等效为喷嘴，假定流体流过时为准稳态流动，计算涡轮端的流量和涡 轮功。对于压气机，应根据涡轮和压气机的功率平衡和涡轮增压器效率计算其增压压力。 5.3.7应将中冷器视为一个简易的热力系统，计算气体流经中冷器产生的温降和压降。 5.3.8柴油机各个组件的模型由一系列的微分方程组成，在组件的计算模型确定之后，应选择预报校 正法作为微分方程的求解算法。 5.3.9应考虑缸套-活塞环摩擦副的磨损造成的气密性下降对整机性能的影响。 5.4整机动力学模型 5.4.1整机动力学模型应以整机性能模型提供的实时缸压和温度等参效为基础建立，主要包括曲柄连 杆机构动力学和配气机构动力学，用来计算各零部件所承受的实时载荷。 5.4.2曲柄连杆机构动力学模型将机构简化为三质点模型，三质点分别对应于活塞、连杆以及曲轴的 主要质量分布。按照三质点模型进行往复和回转运动的速度、加速度和载荷计算，得到连杆组件、曲轴 的瞬时载荷。 5.4.3配气机构动力学模型应根据升程数据和凸轮、挺柱基本结构进行运动学和动力学分析，并根据 赫兹理论计算凸轮挺住的接触应力。 5.5零部件损伤模型 5.5.1零部件损伤主要应考虑磨损损伤和疲劳损伤两种形式。 5.5.2对零部件损伤进行建模时，缸盖、活塞、连杆、曲轴、气阀等关键零部件的建模应采用机理模 型建模，对于其他附件应采用厂家或者使用统计数据。 5.5.3磨损损伤计算应基于Archard模型。将各零部件计算得到的具体参数代入到Archard模型中， 得到具体的磨损计算式。计算磨损的摩擦副包括活塞环-缸套，活塞销-连杆小端轴瓦，连杆大端轴瓦， 主轴瓦，气阀-阀座等主要摩擦副： a）活塞环