活塞發(fā)動機運轉抖動的原因診斷

孫海濤

0 引言

在日常飛行訓練中，就發(fā)動機運轉抖動出現的問題比較多，實踐中其診斷的難度也比較大。根據本人多年對飛機操縱的認識，以IO-360-L2A發(fā)動機為例，對飛行訓練中發(fā)動機運轉抖動的成因進行分類、分析與探究，希望能對發(fā)動機的故障診斷有所啟迪。

1 抖動問題的提出

在飛機運行和維護過程中，發(fā)動機出現抖動的問題比較多，從傳統角度上講，發(fā)動機的抖動主要來自于活塞和連桿的往復運動，抖動的實質就是某汽缸工作不良或是幾個汽缸工作時動能分部不均造成的，還有一些情況是某個汽缸點火時間有問題，一般是燃燒時間過長，換句話說就是混合氣太稀造成燃燒時間過長以至于對曲軸沖擊不均造成抖動。航空活塞發(fā)動機抖動，不僅影響發(fā)動機的功率和經濟性，而且還直接影響飛行安全。本人根據工作中的總結和體會，對發(fā)動機抖動的成因進行分類探討，一旦發(fā)動機出現抖動，能盡快判斷出抖動的原因和部位，并及時排除故障，提高飛機的安全性能。

2 萊康明IO-360發(fā)動機的機械特點

萊康明IO-360系列發(fā)動機是四氣缸，直接驅動，水平對置，風冷機型。其氣缸是由導熱性較好且重量較輕的鋁合金鑄造而成，缸筒有很深的整體冷卻散熱片，此外，為了減輕活塞高速往返運動而產生的摩擦和磨損，汽缸身內做了研磨拋光處理。該系列發(fā)動機廣泛應用于各種小型單發(fā)和雙發(fā)飛機。目前，中國民航飛行學院使用該發(fā)動機的飛機有： Cessna-172R、PA44-180、TB20/ 200、以及施瓦澤直升機。

3 發(fā)動機易發(fā)生運轉抖動的幾個方面原因

3.1 燃油供給系統噴嘴堵塞引起的抖動

C-172飛機屬于燃調式飛機，即從燃調輸出的燃油壓力和流量總量是相對恒定的，如果某個燃油噴嘴堵塞，則該噴嘴流出的燃油量減少，其它的噴嘴流出的燃油量增加。噴嘴堵塞的汽缸變貧油。噴嘴沒有堵塞的氣缸變富油，噴嘴堵塞后所有的氣缸不能正常工作。嚴重堵塞時可能導致發(fā)動機停車。而噴嘴堵塞原因主要有兩個方面：

1. 由于廠家在制造時在分配器的轉接頭上面涂抹了過多的密封膠，在安裝時密封膠有—部分脫落在轉接頭的進口處。

2. 油品的質量問題。高鉛燃油在燃燒后在噴嘴處形成過多的堆積物。堆積物的堵塞使進到汽缸的燃由量不再均衡從而使燃燒后產生的能量不均衡引起發(fā)動機的抖動。

3.2 空氣供給系統引起的抖動

四行程航空活塞發(fā)動機為完成一個工作循環(huán)需要工質氣體在汽缸內經過進氣、壓縮、燃燒、膨脹及排氣五個熱力變化過程。每一個過程的工作都會影響發(fā)動機的性能，但對于定型的發(fā)動機，從使用角度上講，進氣過程對發(fā)動機的性能起到決定性作用。進氣門的卡阻會對使發(fā)動機氣門定時被破壞，致使各缸爆發(fā)力不均勻導致發(fā)動機抖動、馬力下降，嚴重時導致故障缸不工作。究其原因：

1. 正常暖機時間不足導致氣門卡阻。正常暖機時間不足使用大功率，將導致氣門桿的膨脹速率大于氣門導套的膨脹速率，引起氣門卡阻，很有可能導致氣門桿和導套卡死，推桿彎曲發(fā)動機停車。

2. 氣門桿和氣門導套間沉積物（鉛沉淀、碳化物）過多導致卡阻。

3. 氣門桿潤滑不良。氣門桿和氣門導套間沉積物過多，使氣門桿和導套的配合間隙變小，滑油不易進入氣門導套內進行潤滑，將導致氣門桿和氣門導套局部地方出現干摩擦，使接觸部位在高速運動中產生大量的熱，致使氣門桿和導套上的部分金屬熔化，氣門桿和導套發(fā)生粘連，引起氣門卡阻。

3.3 點火控制系統引起的抖動

航空活塞式發(fā)動機點火系統的功用是產生高壓電并適時的形成電火花點燃汽缸中的混合氣體。其主要部件電嘴產生的電火花的強弱是決定各個氣缸的混合氣燃燒后產生的能量是否均衡的主要因素。

目前，我學院電嘴故障均為電嘴電極被外物污染或外物卡在電極間，導致其點火性能下降甚至短路而不跳火，致使發(fā)動機工作不正常從而造成發(fā)動機抖動。即如果發(fā)動機在長時間在富油狀態(tài)下工作，未燃燒的燃油便跗著在電嘴絕緣體表面，造成電嘴掛油。在一定的溫度下就形成了碳層也就是電嘴積碳。目前我們使用的燃油的含鉛量偏高①，電嘴積碳、積鉛都會導致電嘴并聯形成一個分路電嘴從而引起漏電使電嘴達不到最佳的點火電壓。

4 發(fā)動機抖動的判斷及處置

我們在排除發(fā)動機抖動故障時要按照從易到難的原則，一般是先檢查電嘴是否有問題，然后是檢查燃油系統最后才是檢查氣門機構。為了降低發(fā)動機出現抖動的頻率，我們在平時的維護中要著重檢查以上幾個系統。

在飛行中如果出現發(fā)動機抖動應先檢查汽缸頭溫度CHT和排氣溫度EGT指示，初步判斷故障而不是匆忙的加減油門。如果某個汽缸的汽缸頭溫度CHT和排氣溫度EGT指示迅速下降，變?yōu)闃O小或無指示，而其它汽缸指示正常，可初步判定為氣門卡阻。這時需要柔和的加滿油門，發(fā)動機持續(xù)抖動但稍會減輕，此時各汽缸CHT和EGT與加大油門前無變化。轉速可能在1800-1900RPM之間穩(wěn)定，保持好狀態(tài)，盡快著陸；如果某個汽缸的汽缸頭溫度CHT和排氣溫度EGT指示迅速下降，變?yōu)闃O小或無指示 ，而其它汽缸的汽缸頭溫度略為下降（約20～50），排氣溫度明顯下降約200℉，可初步判定為燃油噴嘴堵塞。這時應先均勻的調整混合比至貧油（根據判斷出的另3個未堵塞氣缸的EGT進行調整），然后柔和稍加油門，再根據飛機抖動的情況邊調整混合比邊調整油門，力爭使飛機保持在既有較大功率又不過富油的狀態(tài)下，返回機場，盡快著陸。以上是我對LYCOMING發(fā)動機發(fā)生抖動的原因和判定方法的一點心得。

①目前，國產100#航空燃油的含鉛量約為國外100LL航空燃油的4倍。

參考文獻

[1] 航空活塞動力裝置 李衛(wèi)東 趙廷渝 2004 西南交通大學出版社.

[2] 運五飛機使用維修經驗匯編 1987 中國民航總局適航司.

[3] Engine Trouble-Shooting-Guide 2006 Lycoming Company，