航空活塞發(fā)動機點火導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與故障分析

1點火導(dǎo)線基本結(jié)構(gòu)

一根典型的點火導(dǎo)線的剖視圖如圖1所示。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,金屬編織層與玻璃纖維間填滿硅樹脂。

圖1點火導(dǎo)線剖視圖

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)一般的標準導(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)線比一般的標準導(dǎo)線具有更大的感應(yīng)系數(shù)和更低的RF1（無線電頻率干擾),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)線提供了足夠的機械強度,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格的。

在將導(dǎo)線從磁電機連接到各個氣缸時,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

電能從磁電機經(jīng)點火導(dǎo)線傳輸?shù)诫娮?每根導(dǎo)線的一端與磁電機的分電盤連接,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)線減少了對飛機無線電設(shè)備和其他電氣敏感設(shè)備的電氣干擾。

磁電機在工作時是一個高頻輻射發(fā)射（無電線波)裝置。磁電機內(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,必須進行屏蔽。如果磁電機和點火導(dǎo)線沒有進行屏蔽,它們就會形成天線,并從點火系統(tǒng)中拾取隨機頻率。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到均勻。點火導(dǎo)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氫化合物,它們上面形成的碳跡只是一層臟的膜,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氣壓力或氣候條件而變化。進氣壓力增加,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)動機不點火或發(fā)動機抖動,這是由于點火電壓部分漏電引起的。

維護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。