壓力開關組件故障對起動電磁活門功能影響分析

某型渦軸發動機外場使用過程中，起動電磁活門的故障率較高，影響發動機的起動。主要表現是按下起動按鈕，發動機沒有*次點火，溫度T4不上升，若繼續推油門，則發動機爆炸。本文主要從結構和原理上探討壓力開關組件故障對起電磁活門功能的影響。提出高壓力開關組件工作可靠性的改進措施，取得了良好效果。同時，對外場排除這類故障具有較強的理論指導和參考價值。

   1 啟動電磁活門結構和工作原理

   1.1 起動電磁活門和壓力開關組件的結構

   某型渦軸發動機啟動電磁活門主要由電磁閥、壓力開關組件和單向活門組件組成（見圖1）。電磁閥主要包括外罩、線圈組件：壓力開關組件包括：1轉接座、2調整座、3彈簧、4彈簧座、5調整墊圈、6彈跳膜片、7螺帽、8微動開關組件、9螺母、10頂桿、11支承環、12膜片、13密封圈等零組件（如圖2）；單向活門組件包括殼體、管接頭、密封圈等零件組。其中，壓力開關組件在電磁閥門和單向活門組件之一起一個橋梁作用。

 1.2工作原理

   發動機地面啟動過程中，啟動電磁活門通電，打開供油路，向啟動噴嘴供油；隨著發動機N轉速增加，壓縮機的壓力P2頁隨之升高，通過單向活門組件，P2壓縮機進入壓力開關組件內，壓力開關根據受到的壓縮空氣壓力P2，克服彈簧力，斷開電磁活門的兩個觸點，使電磁活門的線圈斷電，從而關閉供油路，保證發動機起動成功后再次誤操作起動按鈕時，發動機不會熄滅停車；與此同時，壓縮空氣通過單向活門進入供油路，對起動噴嘴吹風，確保空氣不會流入燃油系統，防止起動噴嘴吹風，確保空氣不會流入燃油系統，防止起動噴嘴積碳在發動機停車過程中，壓縮空氣的壓力P2隨發動機轉速N的降低而減小，當不足以克服彈簧力時，壓力開關組件復位、使電磁活門的兩個觸點接通，形成一個閉合回路，為下一次起動做準備。

   2 起動電磁活門故障原因分析

   通過對電磁活門的結構和工作原理分析，起動電磁活門不工作或提前關閉的原因有以下三種：

   （1）單向活門組件的密封抗老化能力差，長時間工作后，密封性能下降、燃油進入氣路，是壓力開關組件誤動作，微動開關斷開電磁閥電路，供油路提前關閉；

   （2）底座的主油路燕尺寸不合格，導致密封圈出槽，使銜鐵卡住，電磁閥不工作；

   （3）壓力開關組件故障導致P2轉換壓力值變化，供油路提前關閉。

   在上述三種影響因素中，前兩個因素可以通過改進密封圈材料和底座主油路燕尾槽尺寸檢測方法即可解決，而第三個因素是壓力開關組件故障，其故障影響因素比較復雜，也是引起啟動電磁活門故障的主要因素，因此，重點探討壓力開關組件故障對起動電磁活門功能的影響。

   3 壓力開關組件故障模式及其影響分析

   3.1壓力開關組件工作原理和故障模式

   壓力開關組件是起動電磁活門中實現壓力P2轉換工作狀態轉換的關鍵部件。當壓力P2達到（0.0925±0.0250Mpa）時，彈跳膜片被壓縮，帶動頂桿觸動微動開關觸點，微動開關轉換，電磁鐵斷電，活門回到原位，供油路關閉；反之，當壓力P2為（0.0675±0.0750MPa）時，彈跳膜片帶動頂桿復位，微動開關再次轉換，電磁鐵通電，活門開啟，打開供油路（見圖11）。

   壓力P2主要通過壓力開關組件中的膜片、彈跳膜片、頂桿等零件傳遞給微動開關，而空制微動開關轉換的主要是彈跳膜片，因此，壓力開關組件的故障模式主要是微動開關P2壓力轉換變化，導致電門提前轉換而關閉供油路，影響微動開關P2壓力轉換的主要因素是彈跳膜片、頂桿。

   3.2彈跳膜片的影響分析

   由于彈跳膜片屬于彈性敏感元件（見圖3），是啟動電磁活門調試過程中的難點，其外形尺寸與性能的變化直接影響壓力開關組件的壓力P2值。下面主要從彈跳膜片的結構和性能分析對起動電磁活門的影響。

   （1）彈跳膜片結構的影響分析。目前起動電磁活門中壓力開關組件的彈跳膜片由兩片邊緣平面相對放置的蝶形彈簧疊加而成，這種放置結構在工作過程中易受環境影響，兩片蝶形彈簧的相對位置易發生竄動，造成二者錯位，從而使啟動電磁活門轉換壓力P2值發生變化，電門提前轉換，供油路提前關閉，影響發動機起動電磁活門的起動供油量，造成發動機起動不成功。

   （2）彈跳膜片性能的影響分析。彈跳膜片是控制微動開關轉換的關鍵件，通過對壓力開關組件工作原理和結構分析，導致轉換壓力P2發生變化的主要因素如下：

   *是彈跳膜片是沖壓成型的，當Φ11mm環帶尺寸公差較大，外沿環帶較窄時，由于相關零件徑向尺寸公差的積累，極限情況下彈跳膜片局部與支承環接觸不上，使彈跳膜片局部與支承環接觸不上，使彈跳膜片的支撐不可靠，使壓力P2值不穩定，影響壓力開關組件工作的穩定性。

   第二是彈跳膜片轉換點壓力一致性不好，并且當上升轉換點和下降轉換點壓力差值分散性較大時，與微動開關的轉換點匹配性不好，壓力P2不能滿足要求，使壓力開關組件工作狀態轉換不一致。

   第三是微動開關是隨微動開關組件裝入壓力開關組件中，安裝后其觸點應與頂桿對正，壓力P2才能通頂桿傳遞給微動開關。由于微動開關的觸點端為半球形，與頂桿接觸面積較小，若固定微動開關時，位置有偏離，會使微動開關觸點與頂桿不能*對正，壓力P2不能正常通過頂桿傳遞給微動開關，使其不能正常轉換。

   4 改進措施

   為解決起動電磁活門故障率高的問題，通過對壓力開關組件的結構、工作原理、故障模式以及影響分析，發現彈跳膜片的故障對壓力開關組件的影響較大，因此，針對彈跳膜片的問題，提出了以下改進措施：

   （1）將原來兩片彈跳膜片相對放著的結構改為單片彈跳膜片結構，解決易竄的問題，提高工作的可靠性。

   （2）調整彈跳膜片Φ11mm尺寸公差，由Φ11尺寸改為Φ11mm+（0.3-0.1）mm，減少徑向尺寸公差，使在極限情況下彈跳膜片也能與支承環可靠地接觸上，提高壓力開關組件工作的穩定性。

   （3）將彈跳膜片上升和下降轉換點壓力的壓差值由原來的0.01～0.04MPa改為0.03MPa，并增加了穩定處理，理解彈跳膜片轉換壓力一致性不好的問題。

   （4）改進壓力開關組件上升轉換壓力點的調整方法，通過調整對轉換壓力值進行補充調整，同時用螺釘固定微動開關的方式，使微動開關與頂桿準確定位，提高彈跳膜片與微動開關的匹配性。

   綜上上述分析，發現彈跳膜片的結構、尺寸和性能對壓力開關組件正常工作的影響很大，造成彈跳膜片壓力P2轉換異常、工作穩定性差。采取改進彈跳膜片的結構、減少徑向尺寸公差、減小上升和下降轉換點壓力P2的差壓范圍等措施，有助于提高壓力開關組件工作的可靠性和穩定性，有效降低起動電磁活門的故障率。