航空活塞發(fā)動機(jī)點火導(dǎo)線結(jié)構(gòu)故障分析

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1、航空活塞發(fā)動機(jī)點火導(dǎo)線結(jié)構(gòu)故障分析 航空活塞發(fā)動機(jī)點火導(dǎo)線結(jié)構(gòu)故障分析 2019/01/18 摘要：點火導(dǎo)線是航空活塞發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)的重要組成部分，從磁電機(jī)產(chǎn)生的高壓電通過點火導(dǎo)線傳到氣缸的點火電嘴。要保證超過20000V的高壓電以最小的損失傳到電嘴，且不影響飛機(jī)的其他電器元件，點火導(dǎo)線獨特的設(shè)計結(jié)構(gòu)尤為重要。現(xiàn)詳細(xì)闡述了發(fā)動機(jī)點火導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)，并探討了維修過程中遇到的常見故障和檢查方法。 關(guān)鍵詞：點火導(dǎo)線；屏蔽層；電??；目視檢查；電氣測試

2、 1點火導(dǎo)線基本結(jié)構(gòu) 點火導(dǎo)線的芯線是一根鍍銅的由不銹鋼絲繞成的螺旋線，這根導(dǎo)線被包裹在硅樹脂和玻璃纖維內(nèi)，外面由金屬編織層保護(hù)，金屬編織層與玻璃纖維間填滿硅樹脂。螺旋形芯線在一個較寬的溫度范圍和大氣狀況內(nèi)具有優(yōu)良的柔韌性和很高的抗疲勞強(qiáng)度。這種導(dǎo)線具有類似彈簧的特性，當(dāng)導(dǎo)線隨溫度的變化而產(chǎn)生伸縮時，會受到內(nèi)部硅樹脂的阻尼作用，從而使導(dǎo)線的伸縮更加均勻，而并非只局限于沿著導(dǎo)線方向伸縮，因而不會出現(xiàn)一般的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線那樣因扭曲而縮短的現(xiàn)象。螺旋形導(dǎo)線也不需要使用昂貴、笨重的彎管，這些零件會由于吸收熱量而導(dǎo)致故障。螺旋形導(dǎo)線比一般的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線具有更大的感應(yīng)系數(shù)和更低的RFI（無線電頻

3、率干擾），因而具有優(yōu)良的航空電子抑噪功能。金屬編織層為螺旋形導(dǎo)線提供了足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并為螺旋形芯線提供接地屏蔽以減小無線電頻率干擾。編織層內(nèi)填滿了硅樹脂膠，提高了導(dǎo)線的耐磨、防潮和耐熱性能。在導(dǎo)線的端頭，使用高等級的硅樹脂絕緣套、特殊的耐腐蝕不銹鋼壓縮彈簧和安裝套件。因為在磁電機(jī)內(nèi)部和點火電嘴處的工作環(huán)境很惡劣，所以對材料的性能要求是很嚴(yán)格的。在將導(dǎo)線從磁電機(jī)連接到各個氣缸時，點火導(dǎo)線必須正確排線和夾緊，以避開排氣門附近熱的區(qū)域和振動的區(qū)域。點火導(dǎo)線通常是全天候型的，通過螺紋牢固地連接到磁電機(jī)的分電器上和電嘴上。 2點火導(dǎo)線的基本工作原理 電能從磁電機(jī)經(jīng)點火導(dǎo)

4、線傳輸?shù)诫娮?，每根?dǎo)線的一端與磁電機(jī)的分電盤連接，另一端與相應(yīng)的電嘴連接。點火導(dǎo)線的每根導(dǎo)線都有雙重作用：一是為高壓電提供一個到電嘴的導(dǎo)體路徑，另一個作用是屏蔽導(dǎo)線周圍的雜散磁場，該磁場是由于導(dǎo)線傳遞高壓電流產(chǎn)生的。通過將這些磁力線接地，點火導(dǎo)線減少了對飛機(jī)無線電設(shè)備和其他電氣敏感設(shè)備的電氣干擾。磁電機(jī)在工作時是一個高頻輻射發(fā)射（無電線波）裝置。磁電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的振蕩波是不受控制的，并且包括很寬的頻率范圍，必須進(jìn)行屏蔽。如果磁電機(jī)和點火導(dǎo)線沒有進(jìn)行屏蔽，它們就會形成天線，并從點火系統(tǒng)中拾取隨機(jī)頻率。導(dǎo)線的屏蔽層是包圍整個導(dǎo)線長度的金屬編織網(wǎng)，它阻止能量輻射到周圍的區(qū)域。電容具有在由電介質(zhì)隔開的兩個

5、導(dǎo)電板之間儲存靜電電荷的能力。導(dǎo)線的絕緣層被稱作電介質(zhì)，意味著它能夠以靜電電荷的形式儲存電能。電介質(zhì)靜電儲能的一個例子就是塑料梳子儲存靜電。當(dāng)屏蔽層被放置到點火導(dǎo)線周圍時，由于兩個極板靠得更近，因此電容增大。在電氣上，點火導(dǎo)線起到電容的作用，具有吸收和儲存電能的能力。因此，磁電機(jī)必須產(chǎn)生足夠的電能讓點火導(dǎo)線形成的電容充電，且還要有足夠的剩余電能使電嘴跳火。點火導(dǎo)線的電容使電嘴跳火所需的電能增加。這樣，要使帶屏蔽導(dǎo)線的電嘴跳火，就需要更多的初級電流。每次電嘴跳火后，當(dāng)火花跳過電嘴時，該電容中的能量才會得到釋放。維護(hù)中，通過將電嘴調(diào)換到新的位置，使極性反轉(zhuǎn)，可以使穿過電極的電嘴磨損達(dá)到均勻。點火導(dǎo)

6、線的最中心部分是高電壓傳輸載體，其外圍由硅樹脂絕緣材料包裹，再往外又有金屬編織層，最外面是一層薄薄的硅橡膠涂層，其作用是防止發(fā)動機(jī)熱量、振動或天氣原因等對導(dǎo)線造成損傷。 3高壓點火導(dǎo)線的故障 高壓點火系統(tǒng)最常見和最難查明的故障是高壓漏電。在正常工作時，即使全新的點火導(dǎo)線也存在少量的漏電。導(dǎo)致漏電的因素有很多，其中最嚴(yán)重的一項是導(dǎo)線周圍出現(xiàn)水分。在高電壓下，導(dǎo)線周圍如果存在一定量的水分，將會形成電弧并穿透絕緣層形成通路。如遇到汽油、滑油或油脂，電弧將它們分解生成碳。燃燒后的路徑被稱為碳跡，因為它實際上是由碳顆粒形成的路徑。有些類型的絕緣材料，可以除去碳跡，并使絕緣

7、材料恢復(fù)到它原先的可用狀態(tài)。例如陶瓷、瓷器和某些塑料，因為這些材料不是碳?xì)浠衔铮鼈兩厦嫘纬傻奶价E只是一層臟的膜，可以擦掉。漏電部位和漏電量不同，在發(fā)動機(jī)工作過程中會產(chǎn)生不同的故障現(xiàn)象。一般的現(xiàn)象是不跳火或亂跳火。這些現(xiàn)象可能間歇性地隨進(jìn)氣壓力或氣候條件而變化。進(jìn)氣壓力增加，使氣缸壓縮壓力和電嘴空氣間隙的電阻增加?？諝忾g隙電阻增加，使電嘴放電困難，就有可能在絕緣層薄弱處放電。水分如果聚集在點火電纜總成的薄弱部位，就會使情況更加惡化。由于水分的存在，連續(xù)工作的發(fā)動機(jī)使間歇性故障變成了永久的碳跡。因此，點火導(dǎo)線使用不可靠的第一個跡象可能就是發(fā)動機(jī)不點火或發(fā)動機(jī)抖動，這是由于點火電壓部分漏電引起的

8、。維護(hù)過程中會遇到以下四類常見故障。第一類是一根電纜芯線與另一根電纜芯線短路。這種故障通常會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)不點火，因為電火花被短路到了氣缸壓力較低的氣缸電嘴上。第二類是一根電纜的一部分絕緣層被磨損了，雖然絕緣層沒有完全破損，但此處的漏電也超過了正常值，在起飛期間，當(dāng)進(jìn)氣總壓很高時，這根電纜連接的電嘴就會失效。第三類是由于點火電纜總成的最低部位有凝結(jié)的水汽造成的。這些凝結(jié)的水在發(fā)動機(jī)工作期間可能完全被蒸發(fā)掉。但是第一次閃絡(luò)形成的碳跡會保留下來，每次當(dāng)出現(xiàn)高的進(jìn)氣壓力時，就會出現(xiàn)連續(xù)的閃絡(luò)。第四類可能是由于絕緣層有裂紋引起的，或者是絕緣層上有薄弱點的結(jié)果，如果有水分存在情況會更糟。但是，由于碳跡直接和

9、金屬屏蔽層接觸，因此它可能在所有工作狀態(tài)下產(chǎn)生閃絡(luò)。 4點火導(dǎo)線的檢查 點火導(dǎo)線的檢查包括目視檢查和電氣測試。目視檢查時，應(yīng)檢查導(dǎo)線外套有無裂紋或其他損傷、擦傷、損壞的編織層或其他物理損傷。如果導(dǎo)線靠近排氣管，還要檢查導(dǎo)線是否過熱。從電嘴上端脫開導(dǎo)線螺帽，將導(dǎo)線從電嘴的導(dǎo)線腔中取出。檢查接觸彈簧和壓縮彈簧是否有損傷或變形，檢查襯套是否有裂紋或碳跡。還應(yīng)檢查連接到電嘴的連接螺帽是否有螺紋損傷或其他故障。每根導(dǎo)線都應(yīng)該用高壓導(dǎo)線測試儀檢查其連續(xù)性，方法是將黑色導(dǎo)線連接到接觸彈簧，紅色導(dǎo)線連接到導(dǎo)線蓋上同一根的孔環(huán)上。測試時，測試儀上的連續(xù)性指示燈應(yīng)亮起。每根導(dǎo)線的絕

10、緣電阻測試用高壓導(dǎo)線測試儀完成，將紅色或高壓導(dǎo)線連接到導(dǎo)線的彈簧上，然后將黑色導(dǎo)線連接到同一根導(dǎo)線的壓環(huán)上。壓下導(dǎo)線測試儀上的按壓測試按鈕進(jìn)行觀察，只要按壓測試開關(guān)保持在壓下位，指示燈就會同時閃爍和間隙跳火。如果指示燈閃爍，但空氣間隙沒有跳火，則正在測試的導(dǎo)線有故障，必須更換。指示燈閃爍表示有高壓脈沖發(fā)出，如果它沒有通過測試儀，那么電脈沖就通過導(dǎo)線泄漏了，顯出它有故障。 5結(jié)語 隨著我國通用航空的迅速發(fā)展，通用航空器維修與關(guān)鍵部件的制造是急需解決的關(guān)鍵問題。本文深入剖析了點火導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)與原理，并結(jié)合自身工作經(jīng)驗給出了一般故障的排除方法，相信能給相關(guān)通用航空維修與制造提供一定的借鑒。