0 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋墊，簡稱缸墊，是裝配在氣體缸體和氣缸蓋之間的彈性密封原件。由于缸體和缸蓋之間不可能絕對(duì)平整，因此需要?dú)飧咨w墊來防止高壓氣體、潤滑油及冷卻水從各自的通道中竄出。目前發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用金屬型氣缸蓋墊，通過金屬彈性凸紋和耐熱密封膠來密封,如圖1所示，為金屬型墊片燃燒室部位剖面結(jié)構(gòu)

。金屬密封墊的強(qiáng)度高，密封效果好，但成本較高。當(dāng)缸蓋墊密封帶失效、缸蓋螺栓把緊力矩不足或者衰減時(shí)，會(huì)發(fā)生高溫氣體竄出、油水混合或者缸蓋墊漏水故障。另外還有一種不太常見的情況-發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角相對(duì)于設(shè)定值提前過多，導(dǎo)致缸內(nèi)燃燒壓力超出設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致缸蓋墊失效的情況，而且這種情況一般發(fā)生在大負(fù)荷。圖2是缸蓋墊漏水故障的故障樹。

1 缸蓋墊漏水故障及缸蓋墊狀態(tài)描述

在某多臺(tái)天然氣發(fā)電機(jī)組并聯(lián)使用的電站項(xiàng)目中，1號(hào)故障發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行到1058h時(shí)發(fā)現(xiàn)12缸氣缸蓋與缸體結(jié)合面處漏水；2號(hào)故障發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行到2247h時(shí)第6缸也發(fā)現(xiàn)類似的故障；3號(hào)故障發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行到0.5h時(shí)發(fā)生回火故障，再次起車后發(fā)現(xiàn)6缸缸蓋與缸體結(jié)合面出漏水。三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)拆檢后發(fā)現(xiàn)氣缸蓋墊片的橡膠密封圈均有不同程度損壞，如圖3所示。

2 原因排查及確認(rèn)

依據(jù)故障樹，分別對(duì)密封凸紋、螺栓松動(dòng)、缸蓋抬升量、點(diǎn)火異常導(dǎo)致缸壓異常、封水膠圈受熱卷曲等可能導(dǎo)致缸蓋墊失效而漏水的原因進(jìn)行排查。

2.1 密封凸紋

密封凸紋目測無裂紋，對(duì)故障墊片和新墊片分別進(jìn)行面壓試驗(yàn)

，在不同主螺栓把緊力矩下，測量結(jié)果顯示密封帶連續(xù)且均勻，如圖4所示。故障墊片的最低壓力值高于新墊片。因此，排除密封凸紋導(dǎo)致的密封失效原因。

自2012年全面啟動(dòng)新型職業(yè)農(nóng)民培育工作以來，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定了一系列支持新型職業(yè)農(nóng)民培育和發(fā)展的文件，明確了新型職業(yè)農(nóng)民的培育原則，細(xì)分了培育類型和標(biāo)準(zhǔn)。尤其在“十三五”中，把習(xí)總書記提出的“堅(jiān)持把科教興農(nóng)、人才強(qiáng)農(nóng)、新型職業(yè)農(nóng)民固農(nóng)”作為農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的重大戰(zhàn)略，也為新型職業(yè)農(nóng)民培育工作指出了方向。

2.2 螺栓松動(dòng)

因3號(hào)故障機(jī)在故障發(fā)生前發(fā)生了回火故障，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣沖程，進(jìn)氣門開啟狀態(tài)時(shí)，如果火花塞異常點(diǎn)火，極易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)回火

。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮沖程，進(jìn)氣門和排氣門都處于關(guān)閉狀態(tài)，火花塞點(diǎn)火異常提前，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的缸壓升高，極端狀態(tài)下會(huì)導(dǎo)致缸壓超出設(shè)計(jì)限值的情況。點(diǎn)火異?？赡苡尚盘?hào)盤、飛輪、轉(zhuǎn)速傳感器、相位傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)線束、ECU等硬件引發(fā)。另外考慮到3號(hào)故障機(jī)運(yùn)行非常短的時(shí)間即發(fā)生了回火，因此在3號(hào)故障機(jī)上進(jìn)行了測試。依次更換信號(hào)盤、轉(zhuǎn)速傳感器、相位傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)線束，并用示波器采集發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、相位信號(hào)和點(diǎn)火信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)復(fù)現(xiàn)了回火故障，監(jiān)測到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管溫度上升，拆下節(jié)氣門后溫度壓力傳感器后，發(fā)現(xiàn)傳感器頭部受熱變形，如圖11所示，而示波器采集的轉(zhuǎn)速、相位信號(hào)正常，點(diǎn)火信號(hào)出現(xiàn)了異常，有多次點(diǎn)火和點(diǎn)火信號(hào)丟失的現(xiàn)象，如圖12所示。更換ECU之后，發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行8h，發(fā)動(dòng)機(jī)沒有出現(xiàn)點(diǎn)火異常現(xiàn)象。說明ECU硬件或者標(biāo)定數(shù)據(jù)存在問題。

對(duì)缸蓋抬升量進(jìn)行仿真計(jì)算，結(jié)果如圖8所示。使用單層氣缸蓋墊片時(shí)，缸蓋的抬升量為13.6μm，使用多層氣缸蓋墊片時(shí)，缸蓋的抬升量為16.7μm，結(jié)合面壓測量結(jié)果，認(rèn)為缸蓋抬升量滿足使用要求。

分別測量試車前后，缸蓋主副螺栓的力矩，試車后主副螺栓力矩均有一定程度的衰減，但是平均力矩高于裝配技術(shù)條件的最低力矩要求，測量結(jié)果如圖6和圖7所示。

本文基于多源數(shù)據(jù)，采用假設(shè)檢驗(yàn)方法實(shí)證研究了我國兩化融合績效情況，并探索性地分析了兩化融合在加強(qiáng)企業(yè)價(jià)值創(chuàng)造能力、推動(dòng)行業(yè)綜合發(fā)展、提升經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量等方面績效產(chǎn)生的機(jī)理，得出以下3點(diǎn)結(jié)論：

2.3 缸蓋抬升量

①河道清淤慢于淤積速度。聯(lián)產(chǎn)承包之前，采用傳統(tǒng)的罱河泥方式積肥， 按 5~8 m3/畝（75~120 m3/hm2）計(jì)算，全市 400萬畝（26.67萬 hm2）農(nóng)田需積肥2 000萬~3 200萬m3，全市1.9萬km農(nóng)村河道深罱一遍還不夠，河道不存在淤積狀況。而今，蘇州市每年輪浚土方1200萬m3，且蘇州市處長江下游太湖地區(qū)，河道兩岸還存在嚴(yán)重的岸坡墾種現(xiàn)象，根據(jù)土壤平均侵蝕模數(shù)和水土流失值，水土流失量達(dá)2 000~3 000 t/（km2·a）， 全市年淤積總量達(dá)1 464萬m3，加上建筑和生活垃圾200萬m3/a，每年還有近500萬m3沒有清淤。

2.4 封水膠圈受熱卷曲

分別調(diào)取了三臺(tái)故障機(jī)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的最高水溫、最高機(jī)油溫度等遠(yuǎn)低于發(fā)動(dòng)機(jī)的許用上限值。排除因發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度過高導(dǎo)致封水膠圈受熱卷曲的可能。

2.5 缸壓過高

三臺(tái)故障機(jī)缸內(nèi)比較干凈，特別是3號(hào)故障機(jī)，運(yùn)行時(shí)間短，活塞頂部非常干凈，沒有積碳，缸蓋無尖刺，發(fā)生表面點(diǎn)火

的可能性??；試車時(shí)使用的燃?xì)鉃楣艿捞烊粴?燃?xì)獬煞秩鐖D9所示，計(jì)算得甲烷數(shù)為98.2，且該機(jī)型發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比為12.5，點(diǎn)火提前角設(shè)定合理，中冷后溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)水溫符合設(shè)計(jì)要求，正常狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)發(fā)生爆震

。在排查故障時(shí)利用缸壓采集設(shè)備監(jiān)測缸壓，未檢測到爆震，且額定負(fù)荷時(shí)缸壓遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)限值，如圖10所示。綜上所示，可以排除爆震和表面點(diǎn)火。

2.5.1 爆震或表面點(diǎn)火

為了進(jìn)一步確認(rèn)故障發(fā)生的機(jī)理，將發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)原后，用燃燒分析儀同時(shí)監(jiān)測6缸、12缸的缸壓信號(hào)和所有12個(gè)缸的點(diǎn)火信號(hào),結(jié)果如圖13所示(為了確認(rèn)6缸和12缸點(diǎn)火時(shí)刻，對(duì)信號(hào)采集的觸發(fā)電壓進(jìn)行了區(qū)別設(shè)置，實(shí)際的點(diǎn)火時(shí)刻應(yīng)該是重合的)。缸壓數(shù)據(jù)第155個(gè)循環(huán)時(shí)，各缸點(diǎn)火和6/12缸缸壓都正常；第156個(gè)循環(huán)時(shí)，11/9/12缸點(diǎn)火出現(xiàn)異常，且12缸的缸壓波顯示12缸沒有燃燒跡象。第157個(gè)循環(huán)時(shí)，各缸對(duì)應(yīng)點(diǎn)火時(shí)刻都出現(xiàn)的點(diǎn)火信號(hào)(無法確定各缸點(diǎn)火的時(shí)刻是否準(zhǔn)確)，12缸的進(jìn)氣壓力和壓縮壓力明顯超出正常值且12缸沒有燃燒跡象。第158個(gè)循環(huán)，各缸對(duì)應(yīng)點(diǎn)火時(shí)刻都出現(xiàn)了點(diǎn)火信號(hào)，6缸的進(jìn)氣壓力和壓縮壓力高出正常值，且6缸爆發(fā)壓力超出設(shè)計(jì)爆壓和缸壓傳感器量程，伴隨發(fā)動(dòng)機(jī)“砰”的一聲，發(fā)動(dòng)機(jī)急停，6缸缸蓋墊漏水。兩側(cè)進(jìn)氣壓力傳感器頭部都受熱變形，說明發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了回火故障。

根據(jù)這些字書，我們可以大致確定“中”字的本義似應(yīng)為中間，即事物的中間部位，引申為內(nèi)、里面，半、一半，中等，正，射中中傷、遭受，等；由射中又引申為適合、符合。現(xiàn)代漢語中主要衍生出中道、中觀、中和、中介、中堅(jiān)、中農(nóng)、中外、中心、中庸、中正等詞匯?！冬F(xiàn)代漢語詞典（第5版）》主要收錄了中道、中等、中端、中斷、中觀、中國、中和、中華、中堅(jiān)、中介、中年、中農(nóng)、中秋、中氣、中式、中樞、中堂、中聽、中途、中外、中文、中午、中西、中心、中興、中性、中學(xué)、中旬、中央、中藥、中葉、中醫(yī)、中庸、中用、中原、中允、中正、中子等詞匯［6］1761-1766。

2.5.2 點(diǎn)火角度異常

因3號(hào)故障發(fā)動(dòng)機(jī)僅運(yùn)行了0.5h就發(fā)生了缸蓋墊漏水故障，暫時(shí)排除長時(shí)間運(yùn)行過程中的震動(dòng)導(dǎo)致螺栓松動(dòng)的原因，首先從螺栓裝配工藝入手進(jìn)行排查，并到發(fā)動(dòng)機(jī)裝配現(xiàn)場進(jìn)行了抽檢。發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋主副螺栓都是按照一定的順序依次預(yù)擰緊，然后使用專用設(shè)備將螺栓把緊一定角度，如果角度不一致，設(shè)備則會(huì)報(bào)警。把緊完成后，由裝配工人做好標(biāo)識(shí)，如圖5所示。

現(xiàn)階段初中語文課程教學(xué)，語文閱讀與寫作相輔相成、互相促進(jìn)，才能達(dá)成初中生語文學(xué)習(xí)的基本目標(biāo)，由此看來教師將閱讀與寫作有機(jī)結(jié)合是十分必要的，基于寫作對(duì)閱讀學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)要求，將閱讀學(xué)習(xí)大范圍的拓展，從而在實(shí)踐教學(xué)中逐步提升學(xué)生的寫作能力，使得學(xué)生獲得進(jìn)步與發(fā)展的機(jī)會(huì)。

故障分析：在156個(gè)做功循環(huán)時(shí)，12缸所在一側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生回火，混合氣在進(jìn)氣總管發(fā)生爆燃，進(jìn)氣總管壓力升高，導(dǎo)致12缸的進(jìn)氣壓力超出正常值，進(jìn)入到12缸的混合氣在進(jìn)氣過程中發(fā)生燃燒或者已經(jīng)燃燒，導(dǎo)致12缸在壓縮沖程無法點(diǎn)燃。當(dāng)火焰通過中冷器傳播到6缸所在的一側(cè)時(shí)，6缸所在的進(jìn)氣歧管處混合氣被壓縮但還沒燃燒，導(dǎo)致6缸的進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣量遠(yuǎn)高于正常值，6缸正常點(diǎn)火后，6缸的爆發(fā)壓力超出設(shè)計(jì)值，將6缸的缸蓋墊損壞。說明點(diǎn)火角度異常是導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障的原因。

3 原因分析

從庫存中隨機(jī)抽取10個(gè)ECU在虛擬臺(tái)架進(jìn)行測試，有兩個(gè)ECU在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生了點(diǎn)火異常情況。從另外8個(gè)ECU中隨機(jī)選取一個(gè)，不間斷測試48h，在此期間沒有監(jiān)測到點(diǎn)火異常故障。

同時(shí)將頻繁發(fā)生故障ECU返回到供方，供方在模擬臺(tái)架上對(duì)故障ECU進(jìn)行了測試，當(dāng)點(diǎn)火出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)顯示發(fā)生了轉(zhuǎn)速信號(hào)同步編碼錯(cuò)誤，在非期望的位置識(shí)別到了關(guān)鍵齒信號(hào)，如圖14所示，該關(guān)鍵齒信號(hào)會(huì)重置發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角位置并造成丟失或者錯(cuò)誤的點(diǎn)火事件。對(duì)比最新版本的電控?cái)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，供方在2018b及后續(xù)版本中更新了編碼器濾波系數(shù)，將編碼器濾波系數(shù)從23ns增加到800ns。故障ECU刷寫供方最新版本電控?cái)?shù)據(jù)后，對(duì)故障ECU進(jìn)行測試，異常點(diǎn)火和同步故障不再發(fā)生，如圖15所示。重新刷寫在用版本的電控?cái)?shù)據(jù)，故障復(fù)現(xiàn)，如圖16所示。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在非期望的位置識(shí)別到了關(guān)鍵齒信號(hào)時(shí)，ECU采集到了一個(gè)錯(cuò)誤的50ns短脈沖信號(hào)，如圖17所示，正是這個(gè)錯(cuò)誤的脈沖信號(hào)，導(dǎo)致ECU發(fā)出了錯(cuò)誤的點(diǎn)火信號(hào)。將編碼器濾波系數(shù)從23ns增加到800ns后，會(huì)過濾掉這個(gè)錯(cuò)誤的脈沖信號(hào)。編碼器的濾波系數(shù)在軟件底層設(shè)置，性能開發(fā)工程師不可標(biāo)定。800ns的濾波系數(shù)會(huì)導(dǎo)致ECU在處理轉(zhuǎn)速傳感器采集的信號(hào)沿(1800rpm)時(shí)產(chǎn)生0.008°的延遲，這個(gè)延遲遠(yuǎn)低于編碼器的分辨率1/16°。由于并不是每個(gè)ECU都會(huì)在短時(shí)間內(nèi)都會(huì)發(fā)生點(diǎn)火異常故障，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)在開發(fā)過程中沒有發(fā)現(xiàn)該風(fēng)險(xiǎn)。

將更新后的軟件刷寫到故障ECU在臺(tái)架、客戶、模擬臺(tái)架進(jìn)行了持續(xù)的測試，到發(fā)文截止，發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間超過5000h，沒有再次發(fā)生回火和缸蓋墊漏水故障，認(rèn)為問題得到階段封閉，后續(xù)會(huì)繼續(xù)跟蹤監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況。

4 結(jié)語

氣缸蓋墊片失效漏水的原因非常多，本文介紹了一種點(diǎn)火異常導(dǎo)致的爆發(fā)壓力超限值使缸蓋墊失效漏水的故障的排查過程和失效機(jī)理，為相關(guān)故障排查提供參考。

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[3]王建昕，帥石金.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

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