一起发动机推油门转速不跟随故障分析

■ 孙凯革 乔伟 申清华/国营芜湖机械厂

1 故障现象

某架飞机飞行前试车，左发推油门至N2 转速90%（油门刻度46.4）暖机3min 后，转速自动从90.6%掉至81.9%，3s 后转速自动上升至83.8%，4s后收油门到慢车（油门刻度13.6）。收油门过程中，转速自动上升至85.8%，后下掉至慢车转速70.8%。

为验证故障真实存在，将油门推至中间状态（油门刻度67），转速先升高至96.3%后无法保持，下掉至87.3%，持续1s 后下掉至81.5。再次收油门，转速上升至82.5%后下掉至慢车转速70.8%。后反复推拉油门两次，故障现象与前次相同，发动机冷机后停车，发生一起地面试车发动机推油门转速不跟随故障。飞参如图1 所示。

图1 推油门至中间状态转速不跟随

再次试车验证，故障现象仍然存在。推油门至中间状态，转速上升至82.9%后不再上升，收油门至慢车，断开综合电子调节器，推油门至中间状态，转速上升至82.1%不再上升。

2 故障分析

根据发动机控制系统工作原理，综合电子调节器根据发动机N1、N2、T6当前测量值与程序值的差值，输出相应失调电压并生成对应S1 占空比，差值越小占空比越大，差值为0 时达到平衡占空比（理论上为50%）。占空比越大，S1 电磁活门出口流量越大，通往执行活门上腔的油压力越大。

N2 转速＜（83%±2%）时，主燃油泵调节器联锁活门处于关闭放油状态，执行活门处于上端位置，切断了S1电磁活门对随动活塞上腔油压的控制，S1 无法参与控制主燃烧室供油量；N2转速≥（83%±2%）时，联锁活门打开，S1 具备控制供油量的条件，由于S1 小于平衡占空比，不参与控制供油量；在中间状态时，S1 达到平衡占空比，此时S1 增大，供油量减小，转速下降，反之转速上升。

图2 所示为联锁活门工作原理。由于综合联锁活门的闭锁作用，在N2 转速≥（83%±2%）时，若执行活门持续处于S1 大于平衡占空比所对应位置，发动机转速将持续下降，直至保持在83%±2%。

图2 联锁活门工作原理图

从故障现象分析，在中间状态时，N2 转速无法稳定，会自动下掉至82%左右。在82%以下推收油门，转速可以随油门而变化。发动机综合电子调节器闭锁转速≤83%，与发动机自动下掉停留转速十分接近。闭锁前，综合电子调节器不参与调节，转速调节正常；闭锁后，综合电子调节器参与工作，转速出现自动下掉故障。若综调故障，给出错误指令，使电磁活门持续在打开位置，当选择活门下移后，随着执行活门上腔油压持续升高，随动活塞上腔压力会通过执行活门泄压孔通低压，导致发动机无法稳定转速。验证故障时，手动断开综调控制，推油门到中间状态，发动机转速上升至82.1%不再上升，说明故障与综合电子调节器给出的指令无关，排除综合电子调节器故障可能。主燃油泵调节器加速供油量小会导致发动机从慢车到中间状态的加速时间变长，严重时出现发动机无法实现加速，该发能够推油门转速上升至90%以上，且稳定转速未下降至慢车以下，排除主燃油泵调节器加速供油量小的原因；发动机N2转速上升至90%以上后，转速下降至82%左右，该转速接近综合联锁活门接通转速83%±2%，无法排除S1 执行单元工作异常的原因。

发动机在推油门过程中，执行活门随S1 的增加克服弹簧力逐渐下移，油门稳定时转速、温度保持稳定的情况下执行活门下移位置一定，执行活门在没有外力的作用下无法打破平衡下移并减小发动机供油，只有在S1 电磁活门输出的流量异常增大或执行活门下端受力异常减小的外力因素下，才能使执行活门打破原平衡状态突然下移并减少发动机供油。分析认为，导致S1 电磁活门输出流量异常增大的原因是S1 电磁活门自身故障。

燃油电磁阀由螺套、油滤、活门座、活门、弹簧、顶杆、衔铁、壳体组件和调节螺钉等零组件组成。S1 电磁活门结构如图3 所示。活门与活门座采用金属平面接触密封，密封性能取决于活门与活门座工作表面的粗糙度和平面度。电磁铁线圈架中的隔磁环采用真空电子束焊接。产品入口装有滤网以防止异物进入产品内腔。

图3 S1电磁活门结构图

当产品外接电路断开时，衔铁在弹簧作用下克服另一弹簧的弹力和液压力，将活门压在活门座上，从而切断油路。

当产品外接电路接通时，在衔铁的右端产生电磁力。在电磁力和液压力作用下，衔铁克服弹簧的弹力向右移动，活门在另一弹簧和液压力的作用下离开活门座，从而实现油路的接通。

当产品接通脉冲电信号时，由于产品的响应速度很快，在给定的压差下，产品的输出流量随脉冲信号占空比的变化呈线性变化。

3 返厂检查情况

主泵返厂发现异常。对主燃油泵调节器进行常温及高温性能检查，在检查S1 占空比及相关参数时发现，S1 均衡占空比在油温为常温和高温均存在不稳定的问题，其余性能参数未见异常。为隔离出故障部件，更换1941123 号S1电磁活门组件，更换后S1 不稳定的现象消失，主燃油泵调节器S1 相关检查项目未见异常。

S1 电磁活门返厂检查发现，电磁活门阀体组件内孔一侧存在严重磨损痕迹，另一侧有轻微磨损痕迹（见图4）。

图4 电磁活门阀体磨损情况

4 结束语

该起故障是典型的因主燃油泵调节器电磁活门磨损引发的转速无法随动的故障。排故时要根据故障现象细致分析故障的可能原因，并通过一定手段排除干扰项目，最终做到准确定位。

该故障源于燃油电磁阀厂内制造质量缺陷，厂内已落实措施，纠正了电磁阀易产生磨损问题。日常工作中要注意油液防污染工作，防止因污染物导致故障。