一起發動機推油門轉速不跟隨故障分析

■ 孫凱革 喬偉 申清華/國營蕪湖機械廠

1 故障現象

某架飛機飛行前試車，左發推油門至N2 轉速90%（油門刻度46.4）暖機3min 后，轉速自動從90.6%掉至81.9%，3s 后轉速自動上升至83.8%，4s后收油門到慢車（油門刻度13.6）。收油門過程中，轉速自動上升至85.8%，后下掉至慢車轉速70.8%。

為驗證故障真實存在，將油門推至中間狀態（油門刻度67），轉速先升高至96.3%后無法保持，下掉至87.3%，持續1s 后下掉至81.5。再次收油門，轉速上升至82.5%后下掉至慢車轉速70.8%。后反復推拉油門兩次，故障現象與前次相同，發動機冷機后停車，發生一起地面試車發動機推油門轉速不跟隨故障。飛參如圖1 所示。

圖1 推油門至中間狀態轉速不跟隨

再次試車驗證，故障現象仍然存在。推油門至中間狀態，轉速上升至82.9%后不再上升，收油門至慢車，斷開綜合電子調節器，推油門至中間狀態，轉速上升至82.1%不再上升。

2 故障分析

根據發動機控制系統工作原理，綜合電子調節器根據發動機N1、N2、T6當前測量值與程序值的差值，輸出相應失調電壓并生成對應S1 占空比，差值越小占空比越大，差值為0 時達到平衡占空比（理論上為50%）。占空比越大，S1 電磁活門出口流量越大，通往執行活門上腔的油壓力越大。

N2 轉速＜（83%±2%）時，主燃油泵調節器聯鎖活門處于關閉放油狀態，執行活門處于上端位置，切斷了S1電磁活門對隨動活塞上腔油壓的控制，S1 無法參與控制主燃燒室供油量；N2轉速≥（83%±2%）時，聯鎖活門打開，S1 具備控制供油量的條件，由于S1 小于平衡占空比，不參與控制供油量；在中間狀態時，S1 達到平衡占空比，此時S1 增大，供油量減小，轉速下降，反之轉速上升。

圖2 所示為聯鎖活門工作原理。由于綜合聯鎖活門的閉鎖作用，在N2 轉速≥（83%±2%）時，若執行活門持續處于S1 大于平衡占空比所對應位置，發動機轉速將持續下降，直至保持在83%±2%。

圖2 聯鎖活門工作原理圖

從故障現象分析，在中間狀態時，N2 轉速無法穩定，會自動下掉至82%左右。在82%以下推收油門，轉速可以隨油門而變化。發動機綜合電子調節器閉鎖轉速≤83%，與發動機自動下掉停留轉速十分接近。閉鎖前，綜合電子調節器不參與調節，轉速調節正常；閉鎖后，綜合電子調節器參與工作，轉速出現自動下掉故障。若綜調故障，給出錯誤指令，使電磁活門持續在打開位置，當選擇活門下移后，隨著執行活門上腔油壓持續升高，隨動活塞上腔壓力會通過執行活門泄壓孔通低壓，導致發動機無法穩定轉速。驗證故障時，手動斷開綜調控制，推油門到中間狀態，發動機轉速上升至82.1%不再上升，說明故障與綜合電子調節器給出的指令無關，排除綜合電子調節器故障可能。主燃油泵調節器加速供油量小會導致發動機從慢車到中間狀態的加速時間變長，嚴重時出現發動機無法實現加速，該發能夠推油門轉速上升至90%以上，且穩定轉速未下降至慢車以下，排除主燃油泵調節器加速供油量小的原因；發動機N2轉速上升至90%以上后，轉速下降至82%左右，該轉速接近綜合聯鎖活門接通轉速83%±2%，無法排除S1 執行單元工作異常的原因。

發動機在推油門過程中，執行活門隨S1 的增加克服彈簧力逐漸下移，油門穩定時轉速、溫度保持穩定的情況下執行活門下移位置一定，執行活門在沒有外力的作用下無法打破平衡下移并減小發動機供油，只有在S1 電磁活門輸出的流量異常增大或執行活門下端受力異常減小的外力因素下，才能使執行活門打破原平衡狀態突然下移并減少發動機供油。分析認為，導致S1 電磁活門輸出流量異常增大的原因是S1 電磁活門自身故障。

燃油電磁閥由螺套、油濾、活門座、活門、彈簧、頂桿、銜鐵、殼體組件和調節螺釘等零組件組成。S1 電磁活門結構如圖3 所示。活門與活門座采用金屬平面接觸密封，密封性能取決于活門與活門座工作表面的粗糙度和平面度。電磁鐵線圈架中的隔磁環采用真空電子束焊接。產品入口裝有濾網以防止異物進入產品內腔。

圖3 S1電磁活門結構圖

當產品外接電路斷開時，銜鐵在彈簧作用下克服另一彈簧的彈力和液壓力，將活門壓在活門座上，從而切斷油路。

當產品外接電路接通時，在銜鐵的右端產生電磁力。在電磁力和液壓力作用下，銜鐵克服彈簧的彈力向右移動，活門在另一彈簧和液壓力的作用下離開活門座，從而實現油路的接通。

當產品接通脈沖電信號時，由于產品的響應速度很快，在給定的壓差下，產品的輸出流量隨脈沖信號占空比的變化呈線性變化。

3 返廠檢查情況

主泵返廠發現異常。對主燃油泵調節器進行常溫及高溫性能檢查，在檢查S1 占空比及相關參數時發現，S1 均衡占空比在油溫為常溫和高溫均存在不穩定的問題，其余性能參數未見異常。為隔離出故障部件，更換1941123 號S1電磁活門組件，更換后S1 不穩定的現象消失，主燃油泵調節器S1 相關檢查項目未見異常。

S1 電磁活門返廠檢查發現，電磁活門閥體組件內孔一側存在嚴重磨損痕跡，另一側有輕微磨損痕跡（見圖4）。

圖4 電磁活門閥體磨損情況

4 結束語

該起故障是典型的因主燃油泵調節器電磁活門磨損引發的轉速無法隨動的故障。排故時要根據故障現象細致分析故障的可能原因，并通過一定手段排除干擾項目，最終做到準確定位。

該故障源于燃油電磁閥廠內制造質量缺陷，廠內已落實措施，糾正了電磁閥易產生磨損問題。日常工作中要注意油液防污染工作，防止因污染物導致故障。