燃油电磁阀漏油故障分析

燃油电磁阀漏油故障分析

张金元

中航西安飞机工业集团股份有限公司

摘要 飞机地面试车时发现，当发动机在地面起动时，过程中出现两次超温故障，同时尾喷口有较长红色火焰喷出，经排查，发现发动机燃油电磁阀密封性差。因此本文针对燃油电磁阀性能失效事件，结合燃油电磁阀结构及工作原理，通过采用故障树的方式进行逐项排查，最终定位燃油电磁阀性能失效的直接原因是防松胶在该结构适用性缺陷。

关键词 超温  性能失效  故障树  燃油电磁阀

1 引言

燃油电磁阀用来控制发动机燃油油路通断，从而保证发动机的安全起动、正常工作和可靠停车。如果燃油电磁阀发生故障，将会严重影响发动机燃油系统协调工作。现有发动机在进行起动时发生超温停车保护，会极大影响发动机核心机的正常工作和剩余寿命，严重影响发动机工作安全性。本文针对燃油电磁阀漏油导致发动机起动过程中出现超温保护事件，需对发动机燃油系统及燃油主要控制附件燃油电磁阀结构及工作原理研究，分析排查故障产生的原因，对发动机外场排故给出一定的指导和建议。

2 问题描述

发动机在进行机上地面试验时，出现2次超温故障，均超温停车；且起动过程中目视观察排气管喷出较长红色火焰。

3 故障定位

3.1 建立故障树

根据起动时发动机排气管喷出较长红色火焰，可以确定为燃烧室富油导致；后经排查，发现发动机燃油电磁阀密封性差，在长时间油泵打压条件下，燃油电磁阀未能有效的对燃油截流，造成燃油经燃油电磁阀、燃油分配阀、漏油阀渗漏至燃烧室，造成燃烧室积油，起动时APU富油燃烧，喷火超温。

针对燃油电磁阀漏油导致发动机起动过程中出现超温保护问题，根据燃油电磁阀结构原理，以燃油电磁阀性能失效为顶事件列出故障树，共有7项底事件，如图1所示。

图1 燃油电磁阀性能失效故障树

3.2 故障树排查结果

X1：弹簧弹力不足

为了保证阀孔密封接触（压合）部位达到密封所需要的单位面积上的最小压力称为必需比压。复查弹簧弹力，当弹簧压缩高度为基准值时，弹力值满足设计图纸中要求。因此，底事件X1可以排除。

X2.1：阀座阀孔处有缺陷

将燃油电磁阀铁芯组件与阀座分离后，检查阀座阀孔处无机械损伤、表面平整光滑无多余的附着物。因此，底事件X2.1可以排除。

X2.2：阀座内部有多余物

检查阀座内部，发现在螺纹退刀槽处、及阀座底面有多余物存在，其多余物呈粘稠状液体，经分析判断该多余物为GY-340厌氧胶。因此，底事件X2.2不能排除。

X2.3：铁芯组件孔内有多余物

将阀座与铁芯组件分离后，发现动铁芯组件与铁芯组件发生卡滞现象，正常情况下动铁芯组件与铁芯组件为滑动配合，在与阀座分离后压缩弹簧会将动铁芯组件顶出。随后借助工具将动铁芯组件与铁芯组件分离，分离后检查铁芯组件内部，发现孔口处有多余物，分析判断多余为GY-340厌氧胶。因此，底事件X2.3不能排除。

X2.4：动铁芯外径尺寸变形

用千分尺测量动铁芯外径尺寸，符合图纸要求尺寸，动铁芯组件外径并未发生变形。因此，底事件X2.4可以排除。

X2.5：动铁芯组件密封端面有多余物

检查动铁芯组件密封端面无多余物附着。因此，底事件X2.5可以排除。

X2.6：压缩弹簧失效

将压缩弹簧取下后进行弹力复检，其结果表明压缩弹簧没有失效。因此，底事件X2.6可以排除。

3.3 故障定位结论

通过分析，结合上述故障树底事件排查结果，初步判定阀座内部有多余物与铁芯组件孔内有多余物是造成燃油电磁阀性能失效的直接原因。

4 机理分析

经查明阀座内部与铁芯组件孔内的多余物为GY-340厌氧胶。在本产品中铁芯组件与阀座通过螺纹连接，为了采取防松机制在装配中使用了GY-340厌氧胶，装配后胶液通过螺纹被挤进阀座内部，流入阀座内部的胶液没有隔绝空气，一直以液体的形态保留，在产品运输、安装、试验过程中受重力及油液压力影响，使胶液冲至动铁芯组件与铁芯组件的配合间隙处，在燃油电磁阀通电后铁芯组件与铁芯组件上端吸合，逐渐形成无氧环境，使厌氧胶在铁芯组件内部固化将动铁芯组件粘住，断电后，弹簧的复位力小于粘接力，使动铁芯呈卡滞状态，无法与阀孔面接触形成密封，导致燃油电磁阀出现性能失效。

5 故障复现

根据机理分析，由于造成燃油电磁阀性能失效的原因存在一定的偶然性，无法复现出原故障状态模式，现只能根据前期的装调方式进行装配，在阀座内部螺纹与铁芯组件螺纹处涂抹GY-340厌氧胶，将试件在常温环境下放置24H，1天后将铁芯组件与阀座拆解，拆解后发现阀座螺纹退刀槽处有残留未固化胶液，阀座内部有杂质这一事件得以复现。

6 纠正措施及验证情况

6.1 解决措施

本次燃油电磁阀性能失效，是因为铁芯组件与阀座在装配过程中胶液通过螺纹被挤进阀座内部后内部残留胶液未能效固化，在产品运输、试验过程中导致没有固化的胶液流入了铁芯组件与动铁芯组件配合处间隙处，在产品通电后动铁芯组件与铁芯组件上端吸合，逐渐形成无氧环境与动铁芯组件粘连，断电后动铁芯组件无法正常复位与阀孔接触形成密封，所以针对以上问题采取以下措施：

1）更换防松措施：

将原来螺纹处涂GY-340厌氧胶的防松措施改为机械防松措施。通过将防转块装入壳体的卡槽中，防转块的底部与铁芯组件上部贴合，再用M2×5的螺钉将其紧固，来达到铁芯组件防松目的，产品改动后的性能、外形尺寸、接口尺寸不受影响。这一措施从源头上彻底杜绝了因装配后多余的胶液被挤出螺纹缝隙，残留在阀座内部所造成各种安全隐患。

2）增加阀座内部检测及清洗措施

增加装配前后使用用内窥镜对阀座内部螺纹及阀孔进行检查是否存在飞边、毛刺、杂质等缺陷；并采用清洗液与高压气流对阀座内部进行清洁，避免阀座内部的杂质流入燃油造成油液污染。

3）将原外部螺钉使用GY-340厌氧胶更换为DG-4胶粘剂

便于拆解返修提高产品的可维修性，胶接工艺简单、胶接可靠性高。

6.2 验证情况

验证样件在更换防松措施后，对燃油电磁阀进行功能振动试验，试验持续时间为每轴向1h，试验过程中产品无结构损坏、螺钉松动等情况，试验过后测试了燃油电磁阀的基本性能，结果满足功能要求。

7 结论

综上所述，通过对弹簧弹力不足、阀座阀孔有缺陷、阀座内部有多余物，铁芯组件孔内有多余物、动铁芯外径尺寸变形、动铁芯组件密封面有多余物、压缩弹簧失效等7个底事件进行全面排查，确定燃油电磁阀性能失效的原因为防松胶在该结构适用性缺陷造成铁芯呈卡滞状态，无法与阀孔面接触形成密封。

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