CESSNA172R發(fā)動(dòng)機(jī)磁電機(jī)外定時(shí)角變化研究

陳 靜

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院綿陽(yáng)分院，綿陽(yáng)621000）

0 引言

CESSNA172R發(fā)動(dòng)機(jī)使用slick公司的4371型雙磁電機(jī)，具有穩(wěn)定可靠的使用特性。但在長(zhǎng)期實(shí)際的使用中，出現(xiàn)了分電樁燒蝕、電容性能下降、碳刷觸電磨損超標(biāo)、斷電凸輪軸斷裂、斷電觸電燒蝕等故障。而外場(chǎng)和定期維護(hù)工作中，磁電機(jī)外定時(shí)角變化導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能下降或故障的次數(shù)較多，本文旨在通過研究分析導(dǎo)致磁電機(jī)外定時(shí)角“飄移”的原因，闡明發(fā)動(dòng)機(jī)磁電機(jī)外定時(shí)角變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響，最終總結(jié)維護(hù)工作中需要注意的細(xì)節(jié)，減少外定時(shí)角變化，確保發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常、飛行安全。

1 4371型磁電機(jī)簡(jiǎn)述

4371型磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)由開關(guān)、點(diǎn)火線圈、斷電器、電容器、分電器等組成，它產(chǎn)生高壓電并分配給各氣缸的火花塞。該磁電機(jī)基本的工作原理為永久磁鐵在鐵芯中旋轉(zhuǎn)，鐵芯上的初級(jí)線圈感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，斷電器觸點(diǎn)閉合時(shí)產(chǎn)生電流，當(dāng)斷電器觸點(diǎn)突然打開、突然切斷初級(jí)電流時(shí)，次級(jí)線圈感應(yīng)出相當(dāng)高的電動(dòng)勢(shì)，使發(fā)動(dòng)機(jī)電嘴跳火。

發(fā)動(dòng)機(jī)提前點(diǎn)火角即為外定時(shí)角：缸內(nèi)混合氣燃燒有一定的速度，即火花塞跳火到氣缸內(nèi)的可燃混合氣完全燃燒時(shí)需要一定時(shí)間，但是由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速很高，在這樣短的時(shí)間內(nèi)曲軸卻可以轉(zhuǎn)過很大的角度。若恰好在活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火，混合氣開始燃燒時(shí)，活塞已經(jīng)開始向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的功率下降，因此需要通過提前點(diǎn)火保證可燃混合氣產(chǎn)生的能量能夠有效的利用，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。Lycoming發(fā)動(dòng)機(jī)提前點(diǎn)火要求為上死點(diǎn)前25°±1°，而通常說所的磁電機(jī)外定時(shí)角“飄逸”就是偏離該標(biāo)準(zhǔn)值。

2 磁電機(jī)外定時(shí)角變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響

在定期100小時(shí)磁電機(jī)檢查時(shí)，通過定時(shí)燈可以檢查外定時(shí)角的具體值，在航線排故檢查試車中，通過測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)1800RPM單磁調(diào)轉(zhuǎn)情況，可以初步判斷提前點(diǎn)火角過大或過小，提前點(diǎn)火角過大時(shí)單磁調(diào)轉(zhuǎn)少，過小時(shí)單磁調(diào)轉(zhuǎn)多。Lycoming發(fā)動(dòng)機(jī)允許的調(diào)轉(zhuǎn)為0-150RPM，雙磁調(diào)轉(zhuǎn)差不能超過50RPM，經(jīng)過總結(jié)長(zhǎng)期的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，一般單磁掉轉(zhuǎn)90-110RPM對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作有利。

1）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提前點(diǎn)火角過大或者過小時(shí)，都會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。點(diǎn)火提前角過大，熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷、噪聲和振動(dòng)加劇、易爆燃，造成活塞連桿受沖擊力發(fā)生變形斷裂，或氣缸超溫?fù)p壞。同時(shí)經(jīng)過長(zhǎng)期的進(jìn)氣門故障統(tǒng)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)過大的提前點(diǎn)火角容易發(fā)生進(jìn)氣門燒蝕，氣門燒蝕會(huì)引起進(jìn)氣門“漏氣”，影響汽缸的密閉性，最終導(dǎo)致飛機(jī)起飛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)大功率工作時(shí)不穩(wěn)，出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。

2）磁電機(jī)提前點(diǎn)火角過小，氣體做功困難，油耗大，排氣聲、排氣溫度升高，功率降低。在實(shí)際航線排故過程中，當(dāng)提前點(diǎn)火角過小常出現(xiàn)燃燒不充分引起的發(fā)動(dòng)機(jī)下部電嘴積鉛嚴(yán)重的情況，當(dāng)電嘴積鉛后容易導(dǎo)致點(diǎn)火能量不足或者不點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)4個(gè)氣缸中一個(gè)缸或者多個(gè)缸電嘴積鉛積碳，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。

3 磁電機(jī)外定時(shí)角變化的原因

在長(zhǎng)期的定期維護(hù)和外場(chǎng)排故工作中總結(jié)發(fā)現(xiàn)，影響磁電機(jī)外定時(shí)角的原因包括：磁電機(jī)殼體角度的變化；凸輪頂塊的磨損松脫；鉑金觸電燒蝕，斷電間隙調(diào)整螺釘?shù)乃蓜?dòng)；分電盤分電臂和分電樁燒蝕。

1）通過同時(shí)長(zhǎng)期跟蹤幾架CESSNA172R發(fā)動(dòng)機(jī)磁電機(jī)殼體角度，發(fā)現(xiàn)在每拆/裝磁電機(jī)更換過安裝密封紙墊后，通過在機(jī)匣殼體和磁電機(jī)之間涂抹標(biāo)記膏，觀察標(biāo)記位移情況，發(fā)現(xiàn)磁電機(jī)殼體角度基本沒有變化，或出現(xiàn)非常微小變化，但不存在較大影響外定角的情況（如下圖1）。同時(shí)監(jiān)控更換幾個(gè)新磁電機(jī)到400小時(shí)送檢中的凸輪頂塊的磨損情況，發(fā)現(xiàn)有微弱磨損，可以檢測(cè)為涂在凸輪頂塊上油脂消耗和正常磨損，不存在突發(fā)性磨損過量到導(dǎo)致觸點(diǎn)間隙變小對(duì)斷電間隙的影響。

2）在每100小時(shí)定期維護(hù)和排故過程中，經(jīng)常檢查出斷電間隙調(diào)整螺釘松動(dòng)和鉑金觸電燒蝕導(dǎo)致的斷電間隙變小，斷電間隙調(diào)整螺釘松動(dòng)是因?yàn)樯a(chǎn)廠家對(duì)該螺釘設(shè)計(jì)原因，導(dǎo)致該螺釘容易松動(dòng)。

圖1 磁電機(jī)殼體角度微小的變化

3）磁電機(jī)的外定時(shí)角一般會(huì)隨著觸點(diǎn)的燒蝕而改變。SLICK磁電機(jī)斷電器的觸點(diǎn)為鉬銥合金制成，固定接觸點(diǎn)具有一個(gè)凸起的圓表面，活動(dòng)接觸點(diǎn)為平面，即觸點(diǎn)的接觸形式為點(diǎn)接觸觸點(diǎn)。因通過其的電流和壓降大小不同，以及工作環(huán)境的變化，會(huì)出現(xiàn)冷焊、熔焊、磨損、電弧和電火花等不同的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都會(huì)影響觸點(diǎn)的正常工作。為了消除觸點(diǎn)的彈跳，活動(dòng)接觸點(diǎn)與彈簧片壓緊成一整體，并與磁電機(jī)殼體絕緣而與電路的一次線圈相連，彈簧片由凸輪帶動(dòng)，使觸點(diǎn)斷開或閉合；固定接觸點(diǎn)與底盤裝配在一起，并通過殼體接地。

磁電機(jī)是電嘴點(diǎn)火的供能源，會(huì)產(chǎn)生15000～18000 V以上的高電壓。雖然磁電機(jī)中的低壓電路是間接產(chǎn)生高壓電的部件，但是當(dāng)觸點(diǎn)在斷開的瞬間，低壓電路中一次線圈仍然會(huì)產(chǎn)生大約300～500 V的自感電動(dòng)勢(shì)。這就滿足了觸點(diǎn)火花放電的條件，即觸點(diǎn)間的電壓大于270～300 V，而電流小于燃弧電流。這也是磁電機(jī)斷電器觸點(diǎn)產(chǎn)生電腐蝕的主要原因。在實(shí)際維護(hù)中發(fā)現(xiàn)4371型磁電機(jī)最常見的就是觸點(diǎn)電腐蝕中的液橋磨損。在飛機(jī)的定期維護(hù)中中分解磁電機(jī)時(shí)，常會(huì)發(fā)現(xiàn)作為陰極的固定接觸點(diǎn)上有瘤狀或針尖狀的小凸起，而作為陽(yáng)極的活動(dòng)接觸點(diǎn)上相應(yīng)的位置有一個(gè)小的凹坑。這是兩極之間發(fā)生了金屬轉(zhuǎn)移，造成了液橋磨損。這種情況對(duì)于需要精確內(nèi)定時(shí)的磁電機(jī)來說是非常大的危害。斷電器觸點(diǎn)的間隙是有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)的，4371型SLICK磁電機(jī)的觸點(diǎn)最大間隙為0.008～0.010英寸，而一但發(fā)生液橋磨損，就會(huì)嚴(yán)重影響觸點(diǎn)間隙的精度。這會(huì)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火定時(shí)角，減弱磁電機(jī)的電壓輸出，引起磁電機(jī)掉轉(zhuǎn)過多，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定。

圖2 觸點(diǎn)燒蝕區(qū)域

4 總結(jié)

通過長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)和研究，可以得出導(dǎo)致磁電機(jī)外定時(shí)角變化的主要原因?yàn)橛|點(diǎn)燒蝕導(dǎo)致的觸點(diǎn)間隙發(fā)生變化。故在4371型SLICK磁電機(jī)的日常維護(hù)中，建議：

1）在分解時(shí)如果發(fā)現(xiàn)斷電器觸點(diǎn)有液橋磨損，應(yīng)更換斷電器，同時(shí)檢查斷電間隙調(diào)整螺釘是否松動(dòng)，松動(dòng)時(shí)需按力矩值重新擰緊并打標(biāo)記。

2）在檢查斷電器觸點(diǎn)的腐蝕磨損情況時(shí)，不要掰動(dòng)活動(dòng)觸點(diǎn)彈簧片角度過大，也不要用力過猛，以防止彈簧片損壞變形。

3）在對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單修復(fù)時(shí)，嚴(yán)格注意清潔，因?yàn)橛|點(diǎn)極硬，對(duì)它們進(jìn)行銼修和打磨會(huì)使金屬碎粒嵌入觸點(diǎn)的工作表面，引起熱量集中和觸點(diǎn)的熔焊。

4）對(duì)于觸點(diǎn)上的污染物，應(yīng)該用酒精和綢布或麂皮清潔。

5）日常檢查時(shí)要保持磁電機(jī)通氣孔通暢，防止發(fā)動(dòng)機(jī)清洗劑和洗滌油進(jìn)入通氣孔，避免磁電機(jī)內(nèi)部受污染。

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