Lycoming IO-360-M1A 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器淺析

張 強(qiáng)

（信陽航空職業(yè)學(xué)院航空工程學(xué)院，河南信陽 464000）

1 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制系統(tǒng)概述

飛機(jī)的燃油系統(tǒng)是向發(fā)動(dòng)機(jī)提供特定的清潔的、純凈的燃油，同時(shí)使燃油和空氣均勻的進(jìn)行混合，組成適當(dāng)?shù)幕旌嫌蜌?，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在不同狀態(tài)下的需求，其組成部件如下：

1.1 燃油箱

燃油箱的主要功能是儲(chǔ)存燃油，對(duì)于大多數(shù)的安裝有活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的小型固定翼式飛機(jī)，它的燃油箱安裝在兩側(cè)機(jī)翼內(nèi)。比如，DA40 飛機(jī)在每個(gè)機(jī)翼上都有一個(gè)燃油箱，每個(gè)油箱都分2個(gè)或3 個(gè)腔室：內(nèi)側(cè)燃油箱、外側(cè)燃油箱、延程油箱。駕駛員可以通過燃油選擇活門和一個(gè)控制電動(dòng)燃油泵的開關(guān)控制燃油系統(tǒng)，燃油量的顯示會(huì)通過儀表面板上的數(shù)值顯示燃油箱內(nèi)的所存燃油。內(nèi)側(cè)燃油箱和外側(cè)燃油箱之間有一個(gè)通氣管，外側(cè)油箱有一個(gè)通氣管路和外界相連，叫做虹吸管，它可以平衡油箱內(nèi)部的氣壓和周圍氣壓，可以使燃油順利的流入油箱和系統(tǒng)。

1.2 增壓泵

增壓泵可以將燃油增壓后泵入到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，在提高燃油的壓力同時(shí)保證燃油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.3 燃油泵

燃油泵是發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制系統(tǒng)緊接著增壓泵的一個(gè)部件，經(jīng)常和增壓泵配合使用。在發(fā)動(dòng)機(jī)剛剛啟動(dòng)時(shí)，由于啟動(dòng)的轉(zhuǎn)速較小，燃油泵無法正常供油，經(jīng)常需要用到增壓泵。它的工作原理是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，將油箱內(nèi)的燃油不間斷地輸送到燃油計(jì)量裝置中。通常由主油泵和輔助油泵組成。主油泵一般是由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的，而輔助燃油泵一般是電動(dòng)的，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的主油泵不工作時(shí)輔助油泵才起作用。

1.4 燃油噴嘴

燃油噴嘴位于氣缸頭中，主要功用是將燃油噴灑到氣缸中進(jìn)行燃燒。對(duì)于噴射式的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，從燃油噴嘴噴射出的燃油和空氣進(jìn)行均勻混合，在氣缸內(nèi)形成均勻的混合氣，起助燃作用。

1.5 燃油調(diào)節(jié)器

噴射式燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油調(diào)節(jié)器的功能是根據(jù)空氣流量的多少來調(diào)節(jié)燃油流量。

1.6 燃油流量分配器

燃油流量分配器的主要作用：①保持從燃油調(diào)節(jié)器來的壓力，同時(shí)可以將燃油按需分配給各個(gè)氣缸上的噴嘴；②當(dāng)操縱混合比操縱桿時(shí)向“慢車切斷（Idle Cut-off）”位置時(shí)，切斷燃油供給，使發(fā)動(dòng)機(jī)停車。它的工作原理是將燃油噴射式調(diào)節(jié)器計(jì)量后的燃油均勻的分配到各個(gè)氣缸的噴嘴上，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)狀態(tài)下正常可靠工作。燃油流量分配器可能在一定的條件下發(fā)生氣塞，如果發(fā)生氣塞就會(huì)阻止燃油正常的通過噴嘴噴入氣缸，此時(shí)一定要進(jìn)行調(diào)節(jié)和處理。還有一種常見的故障是燃油從分配器上溢出，造成燃油流量分配器漏油。以Lycoming IO-360-M1A 為例，通常是由于通過燃油流量分配器的燃油管路出現(xiàn)滲漏，此時(shí)一定要給螺帽重新磅力，正確安裝。

2 燃油系統(tǒng)的組成

活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是目前安裝在小型固定翼飛機(jī)上的主流發(fā)動(dòng)機(jī)，美國Lycoming IO 系列的發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛運(yùn)用于DA40 飛機(jī)和R44 直升機(jī)上。同時(shí)，燃油系統(tǒng)的正常工作與否直接影響到飛機(jī)的飛行和安全和飛行性能。以下主要對(duì)Lycoming IO-360-M1A發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)燃油調(diào)節(jié)進(jìn)行分析。

Lycoming IO-360-M1A 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)大體包含以下幾個(gè)部分：燃油調(diào)節(jié)器、燃油流量分配器、燃油噴嘴、燃油流量指示器、燃油壓力指示、總管壓力指示、進(jìn)氣系統(tǒng)、空氣濾組件等。

3 燃油控制系統(tǒng)——燃油調(diào)節(jié)器的控制原理

燃調(diào)是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來源，只有保障好燃調(diào)的正常工作，才能使發(fā)動(dòng)機(jī)可靠地進(jìn)行燃油的供給。Lycoming IO-360-M1A 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油控制系統(tǒng)中，燃油調(diào)節(jié)器是由殼體和內(nèi)部閥門、文氏管等組成，它固定在發(fā)動(dòng)機(jī)油槽的前部。當(dāng)空氣流通過進(jìn)氣歧管進(jìn)入燃調(diào)時(shí)，燃調(diào)內(nèi)部空氣流就通過文氏管發(fā)生作用，一般情況，燃調(diào)殼體內(nèi)的節(jié)流閥控制空氣的進(jìn)氣量。當(dāng)來流空氣通過文氏管時(shí)，文氏管壁空氣壓力就會(huì)減小，燃調(diào)中文氏管是利用空氣壓力的變化來進(jìn)行工作的，文氏管喉部的低壓空氣進(jìn)入膈膜的一側(cè)，同時(shí)進(jìn)入燃調(diào)的空氣流形成的沖壓空氣進(jìn)入膈膜的另一側(cè)。

燃油通過增壓泵流入燃油泵，加壓后的燃油通過燃油泵進(jìn)入燃調(diào)，同時(shí)，燃油還要通過一個(gè)紙狀油濾流入到混合比控制活門，通?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)混合比控制桿來實(shí)現(xiàn)燃油的調(diào)節(jié)。流過混合比控制活門的燃油被一個(gè)閥門分成兩路：一路經(jīng)節(jié)流孔到達(dá)慢車活門，燃油從此流入到燃油膈膜的一側(cè)，這一路的燃油是經(jīng)過計(jì)量后的燃油；另一路燃油直接進(jìn)入燃油膈膜的另一側(cè)，這一路的燃油是未計(jì)量燃油。

燃油膈膜和空氣膈膜相連，同時(shí)連接到一個(gè)球閥上，球閥控制進(jìn)入燃油分配器的燃油流量。

在實(shí)際工作中，當(dāng)駕駛員操縱油門控制桿時(shí)，通過操縱鋼索操縱，燃油調(diào)節(jié)器節(jié)氣門開大，流過文氏管內(nèi)的空氣流速加快，同時(shí)，文氏管壁的空氣壓力降低，通過歧管進(jìn)入燃調(diào)的沖壓空氣的壓力進(jìn)一步提高，在空氣膈膜兩側(cè)就形成了壓力差，在力的作用下，通過擠壓球閥，使進(jìn)入燃油分配器內(nèi)的油路開大，增加供油量。同樣，從慢車活門流入的經(jīng)計(jì)量的燃油和從混合比控制桿來的未經(jīng)計(jì)量的燃油也會(huì)在燃油油膜兩端產(chǎn)生一個(gè)關(guān)閉球閥的力。當(dāng)燃油兩側(cè)的壓力差和空氣壓力差達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)在此情況下達(dá)到穩(wěn)定的輸出，適量的燃油就會(huì)到達(dá)燃油流量分配器。

當(dāng)收油門手柄時(shí)，工作情形相反。

當(dāng)飛機(jī)爬升時(shí)，由于上部空氣的密度減小，造成一個(gè)持續(xù)富有的混合比，此時(shí)，飛行員可以用手動(dòng)混合比桿進(jìn)行調(diào)節(jié)混合比。一般情況，如果向后移動(dòng)混合比桿，混合比就會(huì)變貧油。如果將混合比桿拉到最后行程位置時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油流量會(huì)被切斷，發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。但要注意的是，不同混合比濃度對(duì)不同的功率設(shè)定是必要的。

如圖1 所示，一個(gè)連桿式機(jī)構(gòu)將油門連接到慢車活門上，它可以保證在慢車狀態(tài)下控制燃油流量，使發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)較富油的混合比下工作。當(dāng)油門打開時(shí)，慢車活門改變節(jié)流孔的進(jìn)氣，從而提供一個(gè)正確的混合比。

圖1 Lycoming IO-360-M1A 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制系統(tǒng)

慢車狀態(tài)時(shí)作用于空氣隔膜壓力很小，空氣隔膜中的小彈簧確保了球閥在開的狀態(tài)，系統(tǒng)為慢車狀態(tài)提供充足的燃油。

4 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方式

一種為慢車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)?？梢酝ㄟ^調(diào)整慢車止動(dòng)螺釘來調(diào)整慢車轉(zhuǎn)速。一般情況下，順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘可以增大慢車轉(zhuǎn)速，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘可以減小慢車轉(zhuǎn)速。

另一種為慢車混合比調(diào)節(jié)?？梢酝ㄟ^手動(dòng)旋轉(zhuǎn)慢車混合比調(diào)整螺釘來進(jìn)行調(diào)節(jié)慢車混合比。手動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘在油門桿和慢車混合比桿的連接處。手動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘?shù)膬啥硕际怯倚菁y，一端為粗齒螺紋，一端為精細(xì)螺紋。如果右旋螺釘粗齒螺紋旋入端塊的部分較多，同時(shí)精細(xì)螺紋旋出的部分較少，連桿就會(huì)變短，慢車混合比較貧油。反之，如果左旋螺釘粗齒螺紋旋出的端塊的部分較多，精細(xì)螺紋旋入的部分較少，連桿就會(huì)變長，慢車混合比變富油[1]。

在實(shí)際工作中，也可以通過判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況來推斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否過富油或過貧油。例如，對(duì)于Lycoming 發(fā)動(dòng)機(jī)，如果排氣管發(fā)出“咚咚”的放炮聲，并且排氣管冒黑煙，多數(shù)是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)了過富油的情況；如果在排氣管內(nèi)發(fā)生回火的現(xiàn)象，多數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了過貧油的情況。也可以借此來進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油調(diào)節(jié)。

5 慢車轉(zhuǎn)速和混合比的調(diào)整

（1）按通常程序啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并進(jìn)行暖機(jī)，觀察滑油溫度和汽缸頭溫度，使其達(dá)到正常值為止。

（2）檢查磁電機(jī)轉(zhuǎn)速。

（3）設(shè)定調(diào)整油門止動(dòng)螺釘，使發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)制造廠推薦的慢車轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)慢車。調(diào)整了慢車混合比后，如果轉(zhuǎn)速有變化則要重新調(diào)整慢車轉(zhuǎn)速。

（4）當(dāng)慢車轉(zhuǎn)速平穩(wěn)時(shí)慢慢地將混合比桿拉向“慢車切斷（Idle Cut-off）”位置，并且注意觀察轉(zhuǎn)速表在貧油過程中的變化。如果上述過程顯示了慢車混合比過貧油或過富油，按修正方向轉(zhuǎn)動(dòng)慢車混合比調(diào)整釘。

（5）在調(diào)整過程中，天氣條件、機(jī)場(chǎng)海拔等因素的影響對(duì)慢車的調(diào)整也要充分考慮。