重型天然气发动机的研发和推广应用是降低尾气排放、减小环境污染的有效措施。重型天然气发动机是在保持柴油机大部分零部件通用的基础上,重点对进排气系统、配气机构等进行了重新设计,天然气发动机专用件均与电子控制单元相关联,与汽油发动机专用件具有一定互换性。本文以天然气发动机期初匹配的BOSCH电子节气门为研究对象,通过综合检测设备、FTA(故障树)、DOE全因子试验等软硬件技术深入分析产品结构缺陷并进行优化提升。本文首先根据天然气发动机电子控制单元控制策略和电子节气门工作原理,结合电子节气门台架试验特点和整车环境工作参数。选择合适电源及起源装置,确定了气门开度等控制参数,开发综合检测设备,并申报发明专利。该设备在故障件检测分析中广泛应用。其次,通过对故障产品的拆解分析,明确电子节气门故障模式。对故障模式和缺陷情况的分析表明,电子节气门滚针轴承(无轴端密封)结构是产品出现卡滞故障的重要原因,运用DOE试验模型进行轴承及轴端结构全因子试验,并通过电子节气门静态、瞬态台架试验进行充分验证,确定滚珠轴承+骨架油封结构优化方案,完成该方案下的电子节气门电机进行匹配性试验。最后,通过对盖板密封不严造成的功能失效件进行拆解分析,展开电子节气门盖板密封圈进行压缩率的计算,根据矩形密封圈静止密封特性,确定最优压缩率25%,最终确定矩形密封圈的厚度尺寸由3mm改为4mm,压缩率由14%提高到25%,并完成新结构产品的浸水和打压试验。以上试验结果均符合产品性能参数,产品释放前根据相关标准制定试验方案,设计完成高/低温存储、高温冲击、湿热循环、盐雾、振动测试、耐久性、耐化学试剂等8项型式试验,新结构电子节气门的型式性能均符合产品标准要求。新结构产品在完成台架试验和型式试验后,根据地域环境特点进行了整车道路试验验证,道路试验显示新结构的产品使用寿命较老结构产品有明显增长,在原来5万公里的基础上延长近1倍,故障率由期初的2.78%下降到0.79%,新结构产品已在WT系列重型天然气发动机上完成切换上场,并逐步在MT系列重型天然气发动机上推广使用。