CESSNA172R發(fā)動機磁電機外定時角變化研究

陳 靜

（中國民用航空飛行學院綿陽分院，綿陽621000）

0 引言

CESSNA172R發(fā)動機使用slick公司的4371型雙磁電機，具有穩(wěn)定可靠的使用特性。但在長期實際的使用中，出現(xiàn)了分電樁燒蝕、電容性能下降、碳刷觸電磨損超標、斷電凸輪軸斷裂、斷電觸電燒蝕等故障。而外場和定期維護工作中，磁電機外定時角變化導致發(fā)動機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致磁電機外定時角“飄移”的原因，闡明發(fā)動機磁電機外定時角變化對發(fā)動機的影響，最終總結維護工作中需要注意的細節(jié)，減少外定時角變化，確保發(fā)動機工作正常、飛行安全。

1 4371型磁電機簡述

4371型磁電機點火系統(tǒng)由開關、點火線圈、斷電器、電容器、分電器等組成，它產生高壓電并分配給各氣缸的火花塞。該磁電機基本的工作原理為永久磁鐵在鐵芯中旋轉，鐵芯上的初級線圈感應出電動勢，斷電器觸點閉合時產生電流，當斷電器觸點突然打開、突然切斷初級電流時，次級線圈感應出相當高的電動勢，使發(fā)動機電嘴跳火。

發(fā)動機提前點火角即為外定時角：缸內混合氣燃燒有一定的速度，即火花塞跳火到氣缸內的可燃混合氣完全燃燒時需要一定時間，但是由于發(fā)動機的轉速很高，在這樣短的時間內曲軸卻可以轉過很大的角度。若恰好在活塞到達上止點時點火，混合氣開始燃燒時，活塞已經(jīng)開始向下運動，導致發(fā)動機的功率下降，因此需要通過提前點火保證可燃混合氣產生的能量能夠有效的利用，提高發(fā)動機的輸出功率。Lycoming發(fā)動機提前點火要求為上死點前25°±1°，而通常說所的磁電機外定時角“飄逸”就是偏離該標準值。

2 磁電機外定時角變化對發(fā)動機的影響

在定期100小時磁電機檢查時，通過定時燈可以檢查外定時角的具體值，在航線排故檢查試車中，通過測試發(fā)動機1800RPM單磁調轉情況，可以初步判斷提前點火角過大或過小，提前點火角過大時單磁調轉少，過小時單磁調轉多。Lycoming發(fā)動機允許的調轉為0-150RPM，雙磁調轉差不能超過50RPM，經(jīng)過總結長期的維護經(jīng)驗，一般單磁掉轉90-110RPM對發(fā)動機的正常工作有利。

1）當發(fā)動機提前點火角過大或者過小時，都會影響發(fā)動機的正常工作。點火提前角過大，熱負荷、機械負荷、噪聲和振動加劇、易爆燃，造成活塞連桿受沖擊力發(fā)生變形斷裂，或氣缸超溫損壞。同時經(jīng)過長期的進氣門故障統(tǒng)計中，發(fā)現(xiàn)過大的提前點火角容易發(fā)生進氣門燒蝕，氣門燒蝕會引起進氣門“漏氣”，影響汽缸的密閉性，最終導致飛機起飛過程中發(fā)動機大功率工作時不穩(wěn)，出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。

2）磁電機提前點火角過小，氣體做功困難，油耗大，排氣聲、排氣溫度升高，功率降低。在實際航線排故過程中，當提前點火角過小常出現(xiàn)燃燒不充分引起的發(fā)動機下部電嘴積鉛嚴重的情況，當電嘴積鉛后容易導致點火能量不足或者不點火，發(fā)動機4個氣缸中一個缸或者多個缸電嘴積鉛積碳，會導致發(fā)動機出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。

3 磁電機外定時角變化的原因

在長期的定期維護和外場排故工作中總結發(fā)現(xiàn)，影響磁電機外定時角的原因包括：磁電機殼體角度的變化；凸輪頂塊的磨損松脫；鉑金觸電燒蝕，斷電間隙調整螺釘?shù)乃蓜樱环蛛姳P分電臂和分電樁燒蝕。

1）通過同時長期跟蹤幾架CESSNA172R發(fā)動機磁電機殼體角度，發(fā)現(xiàn)在每拆/裝磁電機更換過安裝密封紙墊后，通過在機匣殼體和磁電機之間涂抹標記膏，觀察標記位移情況，發(fā)現(xiàn)磁電機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）。同時監(jiān)控更換幾個新磁電機到400小時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)性磨損過量到導致觸點間隙變小對斷電間隙的影響。

2）在每100小時定期維護和排故過程中，經(jīng)常檢查出斷電間隙調整螺釘松動和鉑金觸電燒蝕導致的斷電間隙變小，斷電間隙調整螺釘松動是因為生產廠家對該螺釘設計原因，導致該螺釘容易松動。

圖1 磁電機殼體角度微小的變化

3）磁電機的外定時角一般會隨著觸點的燒蝕而改變。SLICK磁電機斷電器的觸點為鉬銥合金制成，固定接觸點具有一個凸起的圓表面，活動接觸點為平面，即觸點的接觸形式為點接觸觸點。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)象都會影響觸點的正常工作。為了消除觸點的彈跳，活動接觸點與彈簧片壓緊成一整體，并與磁電機殼體絕緣而與電路的一次線圈相連，彈簧片由凸輪帶動，使觸點斷開或閉合；固定接觸點與底盤裝配在一起，并通過殼體接地。

磁電機是電嘴點火的供能源，會產生15000～18000 V以上的高電壓。雖然磁電機中的低壓電路是間接產生高壓電的部件，但是當觸點在斷開的瞬間，低壓電路中一次線圈仍然會產生大約300～500 V的自感電動勢。這就滿足了觸點火花放電的條件，即觸點間的電壓大于270～300 V，而電流小于燃弧電流。這也是磁電機斷電器觸點產生電腐蝕的主要原因。在實際維護中發(fā)現(xiàn)4371型磁電機最常見的就是觸點電腐蝕中的液橋磨損。在飛機的定期維護中中分解磁電機時，常會發(fā)現(xiàn)作為陰極的固定接觸點上有瘤狀或針尖狀的小凸起，而作為陽極的活動接觸點上相應的位置有一個小的凹坑。這是兩極之間發(fā)生了金屬轉移，造成了液橋磨損。這種情況對于需要精確內定時的磁電機來說是非常大的危害。斷電器觸點的間隙是有嚴格的標準的，4371型SLICK磁電機的觸點最大間隙為0.008～0.010英寸，而一但發(fā)生液橋磨損，就會嚴重影響觸點間隙的精度。這會改變發(fā)動機的點火定時角，減弱磁電機的電壓輸出，引起磁電機掉轉過多，從而影響發(fā)動機的輸出功率，嚴重時會造成發(fā)動機工作不穩(wěn)定。

圖2 觸點燒蝕區(qū)域

4 總結

通過長期的統(tǒng)計和研究，可以得出導致磁電機外定時角變化的主要原因為觸點燒蝕導致的觸點間隙發(fā)生變化。故在4371型SLICK磁電機的日常維護中，建議：

1）在分解時如果發(fā)現(xiàn)斷電器觸點有液橋磨損，應更換斷電器，同時檢查斷電間隙調整螺釘是否松動，松動時需按力矩值重新擰緊并打標記。

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

3）在對觸點進行簡單修復時，嚴格注意清潔，因為觸點極硬，對它們進行銼修和打磨會使金屬碎粒嵌入觸點的工作表面，引起熱量集中和觸點的熔焊。

4）對于觸點上的污染物，應該用酒精和綢布或麂皮清潔。

5）日常檢查時要保持磁電機通氣孔通暢，防止發(fā)動機清洗劑和洗滌油進入通氣孔，避免磁電機內部受污染。

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