关于CESSNA172R 发动机磁电机外定时角变化探究

引言

CESSNA172R 发动机使用slick 公司的4371 型双磁电机，具有稳定可靠的使用特性。但在长期实际的使用中，出现了分电桩烧蚀、电容性能下降、碳刷触电磨损超标、断电凸轮轴断裂、断电触电烧蚀等故障。而外场和定期维护工作中，磁电机外定时角变化导致发动机工作性能下降或故障的次数较多，本文旨在通过研究分析导致磁电机外定时角飘移的原因，阐明发动机磁电机外定时角变化对发动机的影响，最终总结维护工作中需要注意的细节，减少外定时角变化，确保发动机工作正常、飞行安全。

1 4371 型磁电机简述

4371 型磁电机点火系统由开关、点火线圈、断电器、电容器、分电器等组成，它产生高压电并分配给各气缸的火花塞。该磁电机基本的工作原理为永久磁铁在铁芯中旋转， 铁芯上的初级线圈感应出电动势，断电器触点闭合时产生电流，当断电器触点突然打开、突然切断初级电流时，次级线圈感应出相当高的电动势，使发动机电嘴跳火。发动机提前点火角即为外定时角： 缸内混合气燃烧有一定的速度， 即火花塞跳火到气缸内的可燃混合气完全燃烧时需要一定时间，但是由于发动机的转速很高，在这样短的时间内曲轴却可以转过很大的角度。若恰好在活塞到达上止点时点火，混合气开始燃烧时，活塞已经开始向下运动，导致发动机的功率下降，因此需要通过提前点火保证可燃混合气产生的能量能够有效的利用， 提高发动机的输出功率。Lycoming 发动机提前点火要求为上死点前251， 而通常说所的磁电机外定时角飘逸就是偏离该标准值。

2 磁电机外定时角变化对发动机的影响

在定期100 小时磁电机检查时，通过定时灯可以检查外定时角的具体值，在航线排故检查试车中，通过测试发动机1800RPM 单磁调转情况，可以初步判断提前点火角过大或过小，提前点火角过大时单磁调转少， 过小时单磁调转多。Lycoming 发动机允许的调转为0-150RPM，双磁调转差不能超过50RPM，经过总结长期的维护经验，一般单磁掉转90-110RPM 对发动机的正常工作有利。

1)当发动机提前点火角过大或者过小时，都会影响发动机的正常工作。点火提前角过大，热负荷、机械负荷、噪声和振动加剧、易爆燃，造成活塞连杆受冲击力发生变形断裂，或气缸超温损坏。同时经过长期的进气门故障统计中， 发现过大的提前点火角容易发生进气门烧蚀，气门烧蚀会引起进气门漏气，影响汽缸的密闭性，最终导致飞机起飞过程中发动机大功率工作时不稳，出现抖动现象。

2)磁电机提前点火角过小，气体做功困难，油耗大，排气声、排气温度升高，功率降低。在实际航线排故过程中，当提前点火角过小常出现燃烧不充分引起的发动机下部电嘴积铅严重的情况，当电嘴积铅后容易导致点火能量不足或者不点火，发动机4 个气缸中一个缸或者多个缸电嘴积铅积碳，会导致发动机出现抖动现象。

3 磁电机外定时角变化的原因

在长期的定期维护和外场排故工作中总结发现，影响磁电机外定时角的原因包括：磁电机壳体角度的变化;凸轮顶块的磨损松脱;铂金触电烧蚀，断电间隙调整螺钉的松动;分电盘分电臂和分电桩烧蚀。

1) 通过同时长期跟踪几架CESSNA172R 发动机磁电机壳体角度，发现在每拆/装磁电机更换过安装密封纸垫后，通过在机匣壳体和磁电机之间涂抹标记膏，观察标记位移情况，发现磁电机壳体角度基本没有变化，或出现非常微小变化，但不存在较大影响外定角的情况。同时监控更换几个新磁电机到400 小时送检中的凸轮顶块的磨损情况，发现有微弱磨损，可以检测为涂在凸轮顶块上油脂消耗和正常磨损，不存在突发性磨损过量到导致触点间隙变小对断电间隙的影响。

2)在每100 小时定期维护和排故过程中，经常检查出断电间隙调整螺钉松动和铂金触电烧蚀导致的断电间隙变小，断电间隙调整螺钉松动是因为生产厂家对该螺钉设计原因，导致该螺钉容易松动。

3)磁电机的外定时角一般会随着触点的烧蚀而改变。SLICK 磁电机断电器的触点为钼铱合金制成， 固定接触点具有一个凸起的圆表面，活动接触点为平面，即触点的接触形式为点接触触点。因通过其的电流和压降大小不同，以及工作环境的变化，会出现冷焊、熔焊、磨损、电弧和电火花等不同的现象，这些现象都会影响触点的正常工作。为了消除触点的弹跳，活动接触点与弹簧片压紧成一整体，并与磁电机壳体绝缘而与电路的一次线圈相连，弹簧片由凸轮带动，使触点断开或闭合;固定接触点与底盘装配在一起，并通过壳体接地。磁电机是电嘴点火的供能源，会产生15000～18000 V 以上的高电压。虽然磁电机中的低压电路是间接产生高压电的部件，但是当触点在断开的瞬间，低压电路中一次线圈仍然会产生大约300～500 V 的自感电动势。这就满足了触点火花放电的条件， 即触点间的电压大于270～300 V，而电流小于燃弧电流。这也是磁电机断电器触点产生电腐蚀的主要原因。在实际维护中发现4371 型磁电机最常见的就是触点电腐蚀中的液桥磨损。在飞机的定期维护中中分解磁电机时，常会发现作为阴极的固定接触点上有瘤状或针尖状的小凸起，而作为阳极的活动接触点上相应的位置有一个小的凹坑。这是两极之间发生了金属转移，造成了液桥磨损。这种情况对于需要精确内定时的磁电机来说是非常大的危害。断电器触点的间隙是有严格的标准的，4371 型SLICK 磁电机的触点最大间隙为0.008～0.010 英寸， 而一但发生液桥磨损，就会严重影响触点间隙的精度。这会改变发动机的点火定时角，减弱磁电机的电压输出，引起磁电机掉转过多，从而影响发动机的输出功率，严重时会造成发动机工作不稳定。

4 总结

通过长期的统计和研究，可以得出导致磁电机外定时角变化的主要原因为触点烧蚀导致的触点间隙发生变化。故在4371 型SLICK 磁电机的日常维护中，建议：

1)在分解时如果发现断电器触点有液桥磨损，应更换断电器，同时检查断电间隙调整螺钉是否松动，松动时需按力矩值重新拧紧并打标记。

2)在检查断电器触点的腐蚀磨损情况时，不要掰动活动触点弹簧片角度过大，也不要用力过猛，以防止弹簧片损坏变形。

3)在对触点进行简单修复时，严格注意清洁，因为触点极硬，对它们进行锉修和打磨会使金属碎粒嵌入触点的工作表面，引起热量集中和触点的熔焊。

4)对于触点上的污染物，应该用酒精和绸布或麂皮清洁。

5)日常检查时要保持磁电机通气孔通畅，防止发动机清洗剂和洗涤油进入通气孔，避免磁电机内部受污染。