Lycoming IO/O-360发动机是德事隆莱康明公司生产的,该发动机为水平对置、四汽缸、直接驱动、空气冷却、正常吸气式四行程航空活塞发动机。该系列发动机广泛应用于各种小型单发和双发飞机。目前,我学院使用该发动机的飞机有:Ces sna172R、PA44-180、TB20/200、国产小鹰500以及施瓦泽直升机。在飞机运行和维护过程中,发动机出现抖动的问题比较多,根据工作中的总结和体会,对发动机抖动的成因进行分类探讨,一旦发动机出现抖动,能尽快判断出抖动的原因和部位,并及时排除故障,提高飞机的维护质量和安全性能。
1 引起发动机抖动的主要原因
发动机抖动是由于各个汽缸爆发的压力不均而引起的。
1 . 1 点火系统引起的抖动
点火系统是发动机的重要系统之一,它的好坏,直接影响发动机的起动性能、经济性以及可靠性,在实际工作中,点火系统的故障比较多,各类统计数字表明,活塞式发动机大约60%以上的故障与点火系统有关。Lycoming IO/O-360发动机的点火系统包括电嘴、高压导线、磁电机/起动开关等。
1.1.1 电嘴故障
电嘴是利用磁电机产生的高压电击穿空气,实时产生电火花,点燃气缸内的油气混合气。电嘴的主要故障有:(1)电嘴间隙不当;(2)电嘴挂油、积铅、积炭和受潮;(3)因高温或电嘴本身质量问题造成裙部漏气现象;(4)受到机械撞击,造成陶瓷绝缘体损坏,使电嘴内部漏电。
1.1.2 磁电机故障
磁电机在工作时,适时地产生高压电,并按点火次序分配到个汽缸,供电嘴产生电火花。磁电机故障包括:分电盘、线圈、电容故障以及定时不准。
1.1.3 高压导线故障
包括:高压导线绝缘体被击穿;高压导线接触不良;由于潮湿形成漏电;由于高温引起的锈蚀和破损。
1.1.4 磁电机开关故障
磁电机开关的转轴及接触点,因经常转动又无润滑,会磨下少量的金属末在底盘上,这样易形成通路,特别是水分进入时更加严重,会造成磁电机开关失效。
1 . 2 燃油系统引起的抖动
燃油系统主要包括燃油泵、燃油调节器、燃油分配器、燃油导管和燃油喷嘴。
(1)燃油含铅量高:该型发动机压缩比较高(8.5∶1),为了防止爆震,一般要求燃油的含铅量较高。另外该发动机低功率、低温、富油状态下运行时间比较长。燃油中的铅不能全部挥发而通过排气门排除,势必积累在汽缸和排气门内壁以及火花塞间隙中,从而影响火花塞的点火性能和排气门的正常关闭。
(2)供油压力不足或油压不稳定:通常由以下原因造成的:燃油滤过脏;汽油泵严重磨损;燃油管路漏油。
(3)燃油喷嘴部分堵塞、漏油或喷嘴渗气孔堵塞:燃油喷嘴部分堵塞或漏油,会使进入该汽缸的燃油量下降,而其他缸的燃油进入量可能会增加,进而造成各个汽缸爆发的压力不均而引起的抖动。
(4)油压调节器内部损坏:调节器内部的燃油腔和真空腔之间薄膜破裂,导致燃油直接进入进气歧管,导致混合气过浓,从而引起发动机抖动。
(5)流量分配器内的活门粘滞卡阻。1 . 3 进气系统引起的抖动发动机工作时,需要通过进气系统吸入大量的清洁空气,并将空气均匀地分配到各个汽缸。该系统引发的故障主要是堵塞和漏气,
具体原因分析如下。
(1)空气进气滤网过脏或损坏:空气进气滤网过脏或损坏,致使发动机进气效率降低,混合气过浓,会引致燃油消耗过多,发动机富油运转,工作不平稳,输出功率减小,发生抖动等现象。
(2)空气计量后存在漏气现象:进气管漏气,一般是密封胶圈破裂、松脱、损坏或连接套管处渗漏。漏气会改变油气混合气的比例。比较明显的是在转速1000～1500转/分时,发动机工作不稳定、抖动。原因是:在发动机运转时,部分空气没有经过计量而直接进入汽缸,造成混合气过稀,使发动机贫油运转,以致发动机工作不平稳、爆震、发动机抖动、过热。
(3)进气系统的结冰:活塞发动机进气系统容易结冰的部位主要是在文氏管喉部、节气门后侧和气流方向突然发生转折的管壁上。只要进气温度和相对湿度达到一定条件,就有可能在进气系统内形成结冰,飞行中进气系统结冰时非常危险的,会使气体流通道截面积减小,进气量减少,从而使发动机抖动,功率下降。
(4)进气过程吸入水或冰。1 . 4 气门机构引起的抖动为了使活塞发动机正常工作,气门必须在规定的时间打开,并且在规定的时间关闭。这样才能保证发动机工作正常且容积效率较高,汽缸温度较低。
气门分为进气门和排气门。
(1)气门间隙不当:气门间隙过大或过小,会使气门晚开早关或早开晚关。最终造成造成进入汽缸的充填量减小,经济性变差,这些都会使发动机抖动。(2)气门粘连和卡阻。
2 故障诊断与排除
发动机抖动时,一般都伴有一些其他现象,例如,左右磁掉转过多,排气温度、汽缸头温度、燃油流量和压力、滑油温度和压力、进气压力异常,以及功率下降等。通常情况下,当发动机抖动时,应及时处理,先易后难,可以优先考虑适当推油门,维持转速n=1800rpm,保持10～15秒,检查抖动是否消失。若抖动继续,检查左右磁的掉转情况,若掉转超过允许的范围,一般应清洁电嘴,调整间隙,是否有烧蚀、损伤,视情更换。若抖动不能排除,再检查高压导线以及磁电机。若抖动仍不能排除,再根据现象检查其他的系统。
3 结语
引起活塞发动机抖动的原因远不止这些,更有可能是几种原因共同作用所引起的。要准确诊断和正确排除活塞发动机的各种抖动故障,首先要弄清楚发动机的特点、使用和维护情况;其次,要做好分析和总结,按照先易后难的原则;再次,要观察发动机的转速、排气温度、汽缸头温度、燃油流量和压力、进气压力等参数有无异常。