航空活塞式發動機電嘴維護探討

摘 要：本文介紹了電嘴的功用以及發動機工作對于電嘴的要求，分析了電嘴的構造和影響電嘴點火的因素，對電嘴的常見故障作了分析，主要以CHAMPION電嘴為例，參考有關的資料并參照相應的維修手冊和廠家的服務說明，結合工作中的實際，對電嘴的工作和維護以及性能測試等作了較為詳細的說明和探討，對發動機的外場維護具有一定的指導意義。

關鍵詞：電嘴 故障 維護 性能檢測

中圖分類號：V234.2文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0079-02

1 引言

據統計，航空活塞式發動機大約有1/2～1/3的故障與點火系統有關。點火系統的工作，直接影響發動機的功率、經濟性和可靠性，而電嘴工作在點火系統的終端，其工作環境及其惡劣且急劇變化。在日常的飛機維護中，電嘴的消耗也是非常大的。了解電嘴的構造和工作環境對電嘴的影響，電嘴的正確有效的維護，可以充分發揮發動機的性能，對確保飛行安全具有重要的意義。

2 電嘴概述

2.1 電嘴的功用

點火系統中，電嘴作為特殊的放電裝置，傳導短的脈沖高壓電流到燃燒室內側壁，點燃燃燒室內的混合氣。

2.2 電嘴的工作及對電嘴的要求

電嘴工作時承受燃燒時頻繁產生的高壓作用，氣缸內的氣體壓力從-20～250PSI到700～1400PSI變化，使電嘴的密封困難。電嘴工作時要交替受到燃氣的的高溫加熱和新鮮混合氣的冷卻作用，且冷熱交替作用的頻率也很高。電嘴工作時還會受到4000～8000V，甚至20000V的高壓電作用，還要受到燃氣中的硫、碳、抗暴劑等的化學腐蝕以及放電過程的電侵蝕作用。

電嘴的全部結構應當能保證電嘴的完全密封，防止電嘴的絕緣體過熱并引起發動機功率下降。電嘴的密封性由絕緣體中的膠合劑、密封充填劑及殼體的密封墊來保證。混合氣燃燒時，會傳給電嘴大量的熱量。為防止進入氣缸內部的中央極、旁極和絕緣體過熱，引起混合氣自燃，影響發動機的正常工作，但又要防止落在電嘴中央極和旁極上的汽油不能被燒掉，影響電嘴的跳火。電嘴的熱特性的要求是高于自潔溫度（500℃），低于燃氣自燃溫度（800℃）。絕緣材料應能在高溫下具有良好的機械強度和絕緣性，有較好的傳熱性能和適當的膨脹系數，以免受熱不均和溫度驟變時破壞電嘴的密封性和絕緣體破裂，故一般采用陶瓷。電極材料應具有良好的抗腐蝕能力和較高的熱能力，以免被燃氣和電侵蝕而熔化，一般用含鎳或鉻的不銹鋼制成。殼體要能防止燃氣的腐蝕和避免螺紋咬死，并能起到良好的隔波作用，一采用優質的或電鍍結構鋼。

在電嘴的構造方面，采用平面形或圓柱形作為電嘴的電極形狀以防止被燃氣快速燒毀。適當增加旁極數目，可以有效防止電嘴間隙迅速擴大，但過多，會引起不必要的污垢和積碳。增加附加電阻，使電嘴產生電火花時，部分能量在附加電阻上以熱的形式消耗掉，火花持續時間縮短，減弱了放電過程對電極的侵蝕作用，同時減小對無線電的干擾。合適的伸出長度，能保證電極末端在氣缸內的最好位置去完成點火任務。

通過電嘴的型號可以了解電嘴的構造。

2.3 影響電嘴產生電火花的因素分析

電嘴的擊穿電壓與電嘴的間隙成正比。每類電嘴都有規定的間隙，間隙過大，會使電嘴的擊穿電壓升高造成點火困難；次級線圈輸送的電壓也越高，增加電路的危險性，是點火電纜擊穿的可能源并造成分電器跳火，使磁電機工作不正常。電嘴間隙過小，由于電極的熄火作用，引起火花強度較弱，還可能使電嘴間隙因積碳造成短路而不能產生電火花。（如圖1）

只有電嘴的溫度在正常范圍（500～800℃）時，電嘴才能正常產生電火花。要保持電嘴的溫度在規定的范圍，就必須使電嘴的散熱能力和受熱情況相適應。

積碳、積鉛和潮濕的空氣、水分都是電的導體，這就相當于給電嘴并聯了一個分路電阻，將中央極和殼體聯接起來，引起漏電，導致次級線圈電壓降低，嚴重時使電嘴不能產生電火花。

3 電嘴故障分析

電嘴的構造和使用都很簡單，卻是活塞式發動機常見故障的直接或間接起因。而大多數電嘴的故障，又是發動機別的地方發生故障引起的。

3.1 電嘴的電極耗損

電嘴電極的侵蝕可以檢查出來。持續的高電壓在電極間跳火，高溫和高壓燃氣的侵蝕會使電極耗損。電極過度腐蝕，就需要詳細檢查電嘴的熱范圍，發動機的內定時和操縱程序。

3.2 電嘴污染

電嘴可以顯示大量關于發動機的運行信息。檢查電嘴對診斷發動機運轉粗暴或不穩定的工作狀況非常有用。有必要標記當拆卸電嘴和氣缸的對應關系，以便通過分析來查找對應的氣缸。

電嘴的積碳污染可以通過頭部的煙灰般的黑色的沉積物辨別，說明該電嘴工作“太冷”。通常電嘴積碳與燃油和點火系統有關。過富油的混合比、過低的慢車轉速、過度操縱慢車或不正確的慢車混合比，混合比過貧油（會引起電嘴的間隙跳火），都會使電嘴積碳。

航空汽油通常以四乙基鉛作為防爆劑。四乙基鉛的分配不均會導致嚴重的積鉛污染，在電嘴頭部顯示為硬的煤渣似的小球，在一段時間內逐漸充滿電嘴頭部的腔內。積鉛的污染物是氧化鉛，在高溫時是良好的導體。積鉛可以在發動機任何工作狀態下出現，氧化鉛的堆積一般出現在貧油工作狀態和特定的溫度范圍。

在較少的情況下，燃燒生成的產物會充填進入電極間的間隙造成電極的短路或“搭橋”。這種失效與滑油污染類似，在全部工作狀態下都會導致電嘴不工作。

電嘴的絕緣體材料的選擇和設計可以抵抗正常的熱循環沖擊。但偶爾不正常的發動機操縱會嚴重影響絕緣體，導致不常見的中央極破裂。典型的中央極絕緣體破裂，可能是由于清潔和間隙調整程序或方法不當，或者是由于爆震引起。

3.3 不正常情況對電嘴的影響

氣缸內的熾熱點會導致點火提前或早燃。這些熾熱的點，可能是過熱的電嘴、氣門頭或者燃燒室沉積物。早燃會使氣缸燃燒的壓力和溫度劇烈上升使發動機嚴重受損，導致活塞、活塞環、氣門和導套損傷。

爆震瞬時的火焰傳播速度、局部燃氣壓力和溫度都遠遠超過正常燃燒時的值，對燃燒室造成瞬時的高壓機械沖擊，有時會損壞電嘴電極，造成絕緣體頭部破裂。

當井筒末端由于有外來物或潮氣變臟，絕緣性能下降，最后火花會在井筒內的導線頭與殼體間產生。電嘴井筒內跳火會使電嘴以不確定的方式失效，并難以隔離查找對早燃、爆震、井筒內跳火等故障，應按照推薦的程序和方法來檢查發動機可能的損傷。

4 電嘴的維護

發動機和電嘴生成廠家均推薦有電嘴的檢查和維護程序，應當嚴格遵守。

4.1 電嘴的拆裝

新電嘴安裝前抽查間隙，目視檢查頭部的陶瓷及螺紋的狀況。跌落在地上的電嘴可能會造成陶瓷體的不易觀察的裂紋，不能使用。應安裝新的墊片以保證電嘴正確的密封和良好的熱傳遞。

對擰入氣缸的螺紋使用防滯劑，對頭部的第一道螺紋和導線連接端的螺紋不要使用防滯劑，以防止進入電極之間和屏蔽筒引起電嘴失效。

電嘴的安裝要使用正確的工具和方法，防止損傷導線連接頭的螺紋，使電嘴殼體外露或使絕緣體破裂導致電嘴失效。

在安裝電嘴時，檢查氣缸頭部的螺紋。參照廠家的要求，用力矩扳手擰緊電嘴。安裝力矩要求使電嘴的外部密封良好而內部密封不被破壞，力矩不夠，可能是電嘴的外部密封不良；力矩太大，有可能使電嘴的內部密封被破壞。

成功安裝導線頭的關鍵是保持清潔和干燥。按要求擰緊螺帽到規定的力矩，螺帽不要過緊，防止損傷螺紋或屏蔽筒。

電嘴的拆卸與安裝相反，但不要使用沖擊型扳手，防止損傷電嘴或導線螺帽，要防止損傷導線頭或屏蔽筒。用專用的的電嘴架放置電嘴以防止電嘴的電極、螺紋和絕緣體損傷。取下氣缸的電嘴應該放在相應的位置，以判斷和分析故障。

4.2 電嘴的檢查、修理、測試和儲存

電嘴的初步目視檢查，可以在進一步維護修理之前可以淘汰有嚴重缺陷的電嘴。

按照推薦的程序清除電嘴上的油污和積鉛、積碳，保持屏蔽筒內沒有溶劑。除油后，用壓縮空氣吹干電嘴，防止在噴砂過程中，液體粘有研磨劑殘留在殼體和絕緣體之間，引起電嘴失效。

電嘴在調整間隙之前，應完全清潔，不同的電嘴使用不同的工具，勿通過彎曲電嘴中央極的方法來調整間隙。：調定的間隙應該用圓形塞規來檢測，讓塞規和中心電極的中心線平行地插入到每個間隙內。電嘴間隙的檢查如圖2。

電嘴生產廠家都推薦有專用的電嘴清潔、測試設備和測試程序，并且測試設備都規定有校驗周期和標準，應當遵守。

良好修理后的電嘴具有以下特征：頭部和屏蔽筒清潔；機械性能良好；電極厚度足夠；電極外形滿意；通過規定的測試，電氣性能良好等。

保存修理過的電嘴，選用推薦或適用的防銹劑，只可輕刷在屏蔽筒體和螺紋上。

電嘴需要長期或異地保存，可以用單獨的硬紙箱盛裝，再加上良好的密封；也可以安裝新的密封和螺紋保護套，用蠟紙保管；如果保存量大，可以用木箱子并在上面用標簽標明電嘴的型號和電嘴間隙的調整情況。適合電嘴存放的條件即在通風的地方并溫度和濕度適宜。

5 結語

本文介紹了航空活塞式發動機的電嘴在結構，分析了電嘴產生故障的原因，并對電嘴的維護和修理測試做了較詳細的說明和探討，對正確地維護發動機，判斷故障，保證安全，節約航材具有現實的意義。

參考文獻

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