正时皮带断裂分析及改进

王睿，周兆鹏，杨文钊

1. 内燃机可靠性国家重点实验室，山东 潍坊 261061；2. 潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261061

0 引言

正时皮带是汽车发动机配气机构的重要部件，用来保证凸轮轴、曲轴相互运动关系。正时齿形皮带通过与曲轴的连接并配合一定的传动比来保证进、排气时间的准确性。皮带传动噪声小、自身变化量小且易于补偿。

在柴油机共轨系统中，正时皮带由于发生跳齿、最优相位选择错误等问题可造成运动部件位置关系改变，导致发动机运转不良、活塞撞击气门，甚至造成发动机主要部件报废等问题[1]。

以某轻型柴油机为研究对象，基于故障树分析法分析正时皮带磨损、摇臂断裂故障的原因，通过仿真计算确定喷油泵最优相位，并通过耐久试验验证改进方案的有效性。

1 故障现象

某4缸轻型柴油机开发过程中，进行台架例行保养(油水电等常规检查)，热机后进行常规耐久试验约1 h发生功率异常报警，停车检查未发现明显异常，而重新启动发动机时无法正常起动。经排查，油路无异常,INCA数据无报错，增压器等无异常。在台架上简易拆检，发现发动机出现正时皮带破损、正时错乱、摇臂断裂等故障，如图1所示。

a)摇臂断裂 b)正时皮带磨损图1 故障实拍图

2 故障树分析法

故障树分析法(fault tree analysis，FTA)是由上往下的演绎式失效模式分析法，既可以用于协助设计满足创建输出或较低层模组的需求，也可用作诊断工具，用来识别及诊断故障产生的原因[2-3]。

首先基于FTA法分析正时皮带磨损断裂故障，找出引起该故障的原因，再根据部件关键重要度的计算结果确定各故障原因的影响大小，识别分析出故障根源，并通过仿真分析验证风险规避措施的有效性。……