压力开关组件故障对起动电磁活门功能影响分析

某型涡轴发动机外场使用过程中，起动电磁活门的故障率较高，影响发动机的起动。主要表现是按下起动按钮，发动机没有*次点火，温度T4不上升，若继续推油门，则发动机爆炸。本文主要从结构和原理上探讨压力开关组件故障对起电磁活门功能的影响。提出高压力开关组件工作可靠性的改进措施，取得了良好效果。同时，对外场排除这类故障具有较强的理论指导和参考价值。

   1 启动电磁活门结构和工作原理

   1.1 起动电磁活门和压力开关组件的结构

   某型涡轴发动机启动电磁活门主要由电磁阀、压力开关组件和单向活门组件组成（见图1）。电磁阀主要包括外罩、线圈组件：压力开关组件包括：1转接座、2调整座、3弹簧、4弹簧座、5调整垫圈、6弹跳膜片、7螺帽、8微动开关组件、9螺母、10顶杆、11支承环、12膜片、13密封圈等零组件（如图2）；单向活门组件包括壳体、管接头、密封圈等零件组。其中，压力开关组件在电磁阀门和单向活门组件之一起一个桥梁作用。

 1.2工作原理

   发动机地面启动过程中，启动电磁活门通电，打开供油路，向启动喷嘴供油；随着发动机N转速增加，压缩机的压力P2页随之升高，通过单向活门组件，P2压缩机进入压力开关组件内，压力开关根据受到的压缩空气压力P2，克服弹簧力，断开电磁活门的两个触点，使电磁活门的线圈断电，从而关闭供油路，保证发动机起动成功后再次误操作起动按钮时，发动机不会熄灭停车；与此同时，压缩空气通过单向活门进入供油路，对起动喷嘴吹风，确保空气不会流入燃油系统，防止起动喷嘴吹风，确保空气不会流入燃油系统，防止起动喷嘴积碳在发动机停车过程中，压缩空气的压力P2随发动机转速N的降低而减小，当不足以克服弹簧力时，压力开关组件复位、使电磁活门的两个触点接通，形成一个闭合回路，为下一次起动做准备。

   2 起动电磁活门故障原因分析

   通过对电磁活门的结构和工作原理分析，起动电磁活门不工作或提前关闭的原因有以下三种：

   （1）单向活门组件的密封抗老化能力差，长时间工作后，密封性能下降、燃油进入气路，是压力开关组件误动作，微动开关断开电磁阀电路，供油路提前关闭；

   （2）底座的主油路燕尺寸不合格，导致密封圈出槽，使衔铁卡住，电磁阀不工作；

   （3）压力开关组件故障导致P2转换压力值变化，供油路提前关闭。

   在上述三种影响因素中，前两个因素可以通过改进密封圈材料和底座主油路燕尾槽尺寸检测方法即可解决，而第三个因素是压力开关组件故障，其故障影响因素比较复杂，也是引起启动电磁活门故障的主要因素，因此，重点探讨压力开关组件故障对起动电磁活门功能的影响。

   3 压力开关组件故障模式及其影响分析

   3.1压力开关组件工作原理和故障模式

   压力开关组件是起动电磁活门中实现压力P2转换工作状态转换的关键部件。当压力P2达到（0.0925±0.0250Mpa）时，弹跳膜片被压缩，带动顶杆触动微动开关触点，微动开关转换，电磁铁断电，活门回到原位，供油路关闭；反之，当压力P2为（0.0675±0.0750MPa）时，弹跳膜片带动顶杆复位，微动开关再次转换，电磁铁通电，活门开启，打开供油路（见图11）。

   压力P2主要通过压力开关组件中的膜片、弹跳膜片、顶杆等零件传递给微动开关，而空制微动开关转换的主要是弹跳膜片，因此，压力开关组件的故障模式主要是微动开关P2压力转换变化，导致电门提前转换而关闭供油路，影响微动开关P2压力转换的主要因素是弹跳膜片、顶杆。

   3.2弹跳膜片的影响分析

   由于弹跳膜片属于弹性敏感元件（见图3），是启动电磁活门调试过程中的难点，其外形尺寸与性能的变化直接影响压力开关组件的压力P2值。下面主要从弹跳膜片的结构和性能分析对起动电磁活门的影响。

   （1）弹跳膜片结构的影响分析。目前起动电磁活门中压力开关组件的弹跳膜片由两片边缘平面相对放置的蝶形弹簧叠加而成，这种放置结构在工作过程中易受环境影响，两片蝶形弹簧的相对位置易发生窜动，造成二者错位，从而使启动电磁活门转换压力P2值发生变化，电门提前转换，供油路提前关闭，影响发动机起动电磁活门的起动供油量，造成发动机起动不成功。

   （2）弹跳膜片性能的影响分析。弹跳膜片是控制微动开关转换的关键件，通过对压力开关组件工作原理和结构分析，导致转换压力P2发生变化的主要因素如下：

   *是弹跳膜片是冲压成型的，当Φ11mm环带尺寸公差较大，外沿环带较窄时，由于相关零件径向尺寸公差的积累，极限情况下弹跳膜片局部与支承环接触不上，使弹跳膜片局部与支承环接触不上，使弹跳膜片的支撑不可靠，使压力P2值不稳定，影响压力开关组件工作的稳定性。

   第二是弹跳膜片转换点压力一致性不好，并且当上升转换点和下降转换点压力差值分散性较大时，与微动开关的转换点匹配性不好，压力P2不能满足要求，使压力开关组件工作状态转换不一致。

   第三是微动开关是随微动开关组件装入压力开关组件中，安装后其触点应与顶杆对正，压力P2才能通顶杆传递给微动开关。由于微动开关的触点端为半球形，与顶杆接触面积较小，若固定微动开关时，位置有偏离，会使微动开关触点与顶杆不能*对正，压力P2不能正常通过顶杆传递给微动开关，使其不能正常转换。

   4 改进措施

   为解决起动电磁活门故障率高的问题，通过对压力开关组件的结构、工作原理、故障模式以及影响分析，发现弹跳膜片的故障对压力开关组件的影响较大，因此，针对弹跳膜片的问题，提出了以下改进措施：

   （1）将原来两片弹跳膜片相对放着的结构改为单片弹跳膜片结构，解决易窜的问题，提高工作的可靠性。

   （2）调整弹跳膜片Φ11mm尺寸公差，由Φ11尺寸改为Φ11mm+（0.3-0.1）mm，减少径向尺寸公差，使在极限情况下弹跳膜片也能与支承环可靠地接触上，提高压力开关组件工作的稳定性。

   （3）将弹跳膜片上升和下降转换点压力的压差值由原来的0.01～0.04MPa改为0.03MPa，并增加了稳定处理，理解弹跳膜片转换压力一致性不好的问题。

   （4）改进压力开关组件上升转换压力点的调整方法，通过调整对转换压力值进行补充调整，同时用螺钉固定微动开关的方式，使微动开关与顶杆准确定位，提高弹跳膜片与微动开关的匹配性。

   综上上述分析，发现弹跳膜片的结构、尺寸和性能对压力开关组件正常工作的影响很大，造成弹跳膜片压力P2转换异常、工作稳定性差。采取改进弹跳膜片的结构、减少径向尺寸公差、减小上升和下降转换点压力P2的差压范围等措施，有助于提高压力开关组件工作的可靠性和稳定性，有效降低起动电磁活门的故障率。