Seminole飛機發動機點火系統故障分析

張洪濤 楊 鑫

中國民航飛行學院洛陽分院

Seminole飛機發動機點火系統故障分析

張洪濤 楊 鑫

中國民航飛行學院洛陽分院

張洪濤（1968.3）男，漢族，河南郾城人，中國民航飛行學院 MBA 工程師，從事機務維修管理、機務工程管理。楊鑫，1978年12月6日，畢業于鄭州航空工業管理學院，工學士學位 工程師 中國民航飛行學院洛陽分院，研究方向：機務工程維修管理。

美國Piper公司生產的Seminole飛機（工廠型號PA44-180）是一種小型可收放起落架的雙發螺旋槳活塞式飛機，該種機型的動力裝置是兩臺美國Lycoming公司生產的O/LO-360-A1H6汽油活塞式發動機。該型發動機在使用過程中，點火系統的故障是常見、多發且對飛行安全有較大影響的故障類型之一。因此，有必要對該機型發動機點火系統的故障進行全面分析，并有針對性地提出了維修和操作建議供維護和使用該型飛機的機務和飛行人員參考。

Seminole飛機及其發動機點火系統簡介

美國Piper公司生產的Seminole飛機（工廠型號PA44-180）是一種小型可收放起落架的雙發螺旋槳活塞式飛機，該機型是國際上培訓商業運輸飛行員過程中的主要過渡機型，該種機型的動力裝置是兩臺美國Lycoming公司生產的O/LO-360-A1H6汽油活塞式發動機。該型發動機在使用過程中，點火系統的故障是常見、多發且對飛行安全有較大影響的故障類型之一。

活塞發動機點火系統的功用是按照發動機各氣缸規定的點火次序，適時地產生高強度的電火花以點燃氣缸中的油氣混合氣。點火系統由磁電機開關、磁電機、高壓導線、電嘴等組成。點火系統是發動機的重要系統，它的工作好壞直接影響到發動機的啟動、功率、經濟性和工作可靠性。在實際運行中，點火系統的故障主要集中在磁電機和電嘴。Seminole飛機每臺發動機安裝有2臺Slick磁電機，磁電機將高壓電通過高壓導線傳遞給氣缸上的電嘴，其中左磁電機控制1、3缸上部和2、4缸下部電嘴，右磁電機控制1、3缸下部和2、4缸上部電嘴。這樣可以保證在一個磁電機失效的情況下，發動機還可以正常工作。

主要故障及分析

電嘴

電嘴的功用是產生電火花，點燃氣缸內的油氣混合氣。Seminole飛機發動機在額定功率下，電嘴每分鐘點火接近1300次，要在15000～20000V的電壓下工作，工作時要承受混合氣燃燒產生的高壓、冷熱氣體高頻交替，還要保持適當的溫度。所以，要求電嘴具有較高的機械強度，良好的絕緣性、密封性，能夠將部分熱量及時傳遞給氣缸。

其常見故障有積碳、積鉛、間隙變大、掛油受潮。當電嘴出現上述故障，性能變差時，其點火強度會減小或不點火，發動機表現為抖動或單磁掉轉較多等。

磁電機

磁電機的功用是適時地產生高壓電，并將高壓電按照點火次序分配給各氣缸，使電嘴產生電火花。其常見故障有：

磁電機內漏

如果轉軸上的密封圈密封不良，附件機匣內的滑油會以油霧形式進入殼體并集聚。線包受潮而使絕緣性變差，產生的感應電動勢降低；油污進入斷電器觸點使觸點接觸不良或斷開不徹底。磁電機內漏在故障早期，可以通過對磁電機分解檢查發現。在定期維護過程中，如果發現磁電機內有滑油痕跡，及時更換磁電機消除故障隱患。

斷電器間隙不合適或觸點接觸不良

間隙過大或過小，會使二級線圈電壓降低，電嘴電火花減弱，發動機掉轉過多、功率下降。斷電器觸點接觸不良，會使接觸電阻增大，低壓電流減小，二級線圈電壓降低。

分電臂松動

高壓電通過分電臂傳給分電樁，再送至各氣缸電嘴。分電臂松動會造成分電臂和分電樁的間隙發生跳動，傳遞給各氣缸電嘴的電壓不穩定，使發動機抖動。

凸輪安裝U型架裂紋

凸輪安裝在磁電機轉軸上，安裝端是U型結構。當U型架出現較大裂紋時，凸輪在轉動過程中可以沿周向移動，會影響斷電器觸點斷開時機，從而影響各缸的提前點火角。另外，U型架在凸輪的側向力作用下，裂紋逐漸增大，當完全斷裂時凸輪位置保持不住，磁電機不會產生高壓電。

線包絕緣性變差

線包絕緣性變差：線包絕緣性變差時，線包和殼體之間以及線包與附件的金屬接觸點和部件間發生放電現象，使磁能損失增大，二級線圈感應電動勢降低。在檢查單磁電機時會發現掉轉較多，分解磁電機會發現線包放電部分燒黑。線包絕緣性變差的主要原因是線包受潮和溫度過高。

軸承盤組件松動

斷電器組件通過兩個螺釘固定在軸承盤組件上，軸承盤組件通過軸承盤壓塊和固定在磁電機殼體上的兩個螺釘保持軸向和周向位置不變。這樣，磁電機工作時斷電器組件相對于殼體位置不變，觸點間隙由轉軸上的凸輪控制，磁電機正常工作。軸承盤組件松動后，斷電器組件相對于殼體位置不斷變化，觸點間隙不僅受凸輪控制，還受軸承盤位置影響，會造成磁電機工作不穩定甚至不工作。軸承盤組件松動主要原因是壓塊磨損軸承盤導致二者周向間隙增大。

沖擊聯軸器

沖擊聯軸器主要故障現象為地面啟動困難、空中發動機抖動、左磁電機不工作。經過對故障磁電機的分解檢查，發現是左磁電機沖擊聯軸器故障造成的，主要表現為：磁電機上止動銷釘有撞痕；沖擊聯軸器飛重塊小端有撞痕；被動盤有撞痕；磁電機轉動軸有撞痕；限動片和飛重銷失去鉚接作用造成被動盤失去軸向和周向固定；磁電機封油環磨損產生大量金屬屑。

沖擊聯軸器主要由主動盤、彈簧、被動盤、飛重塊組成。其作用主要有兩個，一個是：啟動時使磁電機得到一個短暫的加速，從而產生很高的電壓給電嘴以點燃混合氣；另外一個就是：延遲啟動點火，因為發動機有利提前點火角隨發動機轉速增大而增大，設定的提前點火角是按照發動機正常工作時的轉速進行的，在啟動時需要適當的減小提前點火角。啟動時飛重塊被止動銷釘擋住，使被動盤落后于主動盤，當飛重塊松開和被動盤在旋緊彈簧的作用下加速旋轉時，點火時刻已經較之正常情況落后了，符合啟動時的要求。所以，其工作正常與否，不僅關系到發動機能否順利啟動，對發動機是否正常工作也有較大影響。

沖擊聯軸器出現上述故障主要是被動盤上飛重銷和限動片失去鉚接作用，造成被動盤失去軸向和周向固定，被動盤在主動盤凸起部分的帶動下高速旋轉，不斷和磁電機轉軸撞擊，并切削磁電機封油環產生金屬屑。經過分析，產生此故障發動機共振的可能性較大。

振動是由發動機內部的不平衡力引起的。正常情況下，發動機振動主要是由于發動機承受扭矩的波動造成的。發動機扭矩主要由兩部分組成，即慣性力和燃氣壓力。任何物體，不管其結構、尺寸或材料如何，都會在某一特定頻率發生共振。當活塞產生的周期性振動力作用在曲軸上時，曲軸就產生了受迫振動。當做受迫振動的系統穩定后，其振動頻率等于驅動力的頻率，與系統的固有頻率無關。而當驅動力的頻率和物體的固有頻率相等時，振幅最大，也就產生了共振。當發生共振時，如果系統的阻尼很小，振動的幅值會很大。那么就會產生很大的動應力，也就產生巨大的加速度，這樣就會導致部件產生很大的噪聲、疲勞或失效。

當沖擊聯軸器發生故障時，帶有沖擊聯軸器的磁電機的提前點火角會在正常值基礎上波動，造成左右兩個磁電機點火角不同步，使發動機功率損失、抖動；另外磁電機封油環上被切削下來的金屬屑通過附件機匣直接進入發動機內部，會造成附件機匣齒輪工作面及發動機內部其它部件異常磨損，具有很大的危險性。

使用維護中注意事項

點火系統故障最后都體現為電嘴跳火時機不對、火花弱或不跳火，從而導致各氣缸工作時壓力不均、氣缸內的燃料燃燒不全和燃燒時間延長、發動機啟動點火不好，故障現象為發動機抖動、功率和經濟性下降、啟動不起來等。在飛行和維護過程中應注意以下幾點。

定檢維護時嚴格按照工卡檢查磁電機、高壓導線及電嘴的狀況，地面試車時確保參數在規定范圍內。

知道造成發動機工作不穩定的各種因素和相互關系，比如燃油系統故障或操作原因造成電嘴污染等。

嚴格按照試車程序進行試車，避免地面慢車和全富油檢查單磁電機的時間過長，根據飛行階段及時調整貧富油，關車前要保證15～20s的清潔電嘴時間等。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.06.001