航空活塞发动机回火原因分析及维护使用建议

航空活塞发动机回火原因分析及维护使用建议

董航

中国民用航空飞行学院绵阳分院，四川绵阳 621000

摘 要：本文介绍了航空活塞发动机回火的原因及危害，结合具体案例进行分析，并给出了航空活塞发动机使用及维护建议。

关键词：回火；危害

中图分类号：V234.1 文献标识码：A

一、引言

某航校近期短时间内发生了两起发动机回火故障，对于活塞发动机来说，回火的危害是巨大的。有可能造成发动机无法启动、发动机功率下降、发动机停车并损坏发动机的节气门等部件。一旦发生发动机回火，会给飞行训练带来很大的安全隐患，本文将通过对这两起的故障进行深度分析，总结出发动机回火故障的排故措施并提出使用及维护建议，从而避免发动机回火故障的发生。

二、汽化器式燃油系统与燃调式燃油系统的工作和比较

当燃油选择开关选择好供油油箱后，主燃油泵将燃油从对应油箱中抽出并加压，经过主油滤的过滤后送到燃油调节器，燃油调节器再根据外界条件和发动机的工作状态计量出合适的燃油量。若是汽化器式燃油系统，燃油和空气在文氏管中形成油气混合气，经过节气门后进入进气总管，进气总管均匀分配油气混合气去各个汽缸的进气门；若是直接喷射式燃油系统，计量后燃油由燃油流量分配器平均分配送到喷油嘴并喷到汽缸进气门处，空气经过节气门进入进气总管，在各汽缸进气门外和燃油混合后进入汽缸。

与汽化器式燃油系统相比较，喷射式燃油系统的主要优点有：进气系统中结冰的可能性较小；各气缸的燃油分配更均匀；油气比控制较精确，因而发动机的燃油经济性较好；在寒冷的天气中更容易启动；油门响应快，改善了加速性能。但是缺点也较为突出，热发状态下发动机启动比较困难，在炎热天气地面运转时容易形成气塞。

三、汽化器式活塞发动机回火原因

发动机过贫油工作时，一般都表现为发动机抖动；排气管发出短促而尖锐的放炮声；在小转速时，还会产生汽化器回火现象。发生过贫油的基本原因是喷油量过小，因此，影响流量减少的原因都会引起混合气过贫油。此外，混合比操纵杆后收过量、进气管裂纹或连接处不密封导致外界空气进入、发动机驱动泵故障时（如调压活门弹簧疲劳折断等）使供油量下降，导致发动机过贫油。

汽化器式发动机，当混合气过分贫油燃烧时，火焰的传播速度十分缓慢，导致燃烧过程持续时间增长，在整个做功行程和排气行程中一直进行燃烧，在排气行程后期，进气门已经打开时，燃烧还在继续进行，下一个工作循环进入汽缸的新鲜混合气就会被残余的火焰点燃，如果这时的火焰传播速度大于进气管内气体流速，火焰就窜入进气管，沿管路一直烧到汽化器，这种现象叫做汽化器回火。

推油门杆过快，节气门迅速开大，空气流量迅速增加，而燃油流量增加较少。所以，迅速开大节气门这一瞬间，混合气变贫油。这不仅使发动机转速增加缓慢，在混合气贫油程度严重的时候，甚至会引起回火或造成发动机熄火停车。

回火会损坏汽化器或进气系统的其他机件，造成汽缸头的温度过高。回火的根本原因是混合气过分贫油，具体原因是燃油系统有故障或气门间隙调整不当。值得强调的是，回火极少涉及整台发动机，因此，回火很少是汽化器的故障。实际上在所有的情况下，回火仅限于发生在一个或两个汽缸中，通常是由于这些汽缸的气门间隙调整不当，喷油嘴有故障或其他原因，导致这些汽缸比整台发动机混合气较贫油。这时应用冷缸检查的方法排除这些汽缸的缺陷。

发动机在低温条件下启动时，由于大气温度低，汽油不易汽化，混合气容易过分贫油，此时转速小，进气管内气体流速也小。在这种情况下，火焰传播速度容易大于气体流速，发生汽化器回火。为了防止这种现象的发生，启动时应注意不使混合气过分贫油。

在某些情况下，一台发动机在慢车范围回火，而在中转速和高转速时工作正常，这种情况，最大的可能是：慢车混合器有故障，造成慢车混合气过分贫油。适当调整慢车混合比，一般就可以排除该故障。

当发动机在工作过程中出现汽化器回火时，可立即前推油门杆开大节气门，使发动机转速增加，将火焰吸入汽缸，使回火现象消除。

四、燃调式活塞发动机回火原因

燃调的功用就是把燃油喷射到各汽缸进气口进气门之前。其特点是通过燃油喷嘴在进气口连续喷射，气门关闭期间，燃油积储在进气口处。这样的喷射系统比较简单，在气门同开角不是很大的情况下，其性能几乎与定时喷射一样，同时还为油气混合和蒸发提供了足够的时间。

由于燃调式活塞发动机油气混合气在汽缸进气门处混合，当发动机启动不成功，后续继续起动重新注油会导致注油过多，这样就导致在汽缸进气口处积存过多的燃油。在活塞式发动机点火启动后由于进气门早开晚关，进气门早开是指进气门在活塞尚未到达上死点时就提前打开。在进气压力较小的情况下，废气和火焰可能倒流入进气管。由于废气和火焰温度较高，油气混合气在汽缸进气口处混合，当温度达到油气混合气的着火点时，在进气管末端到进气口处的油气混合气就会被点燃，火焰沿着进气管窜出造成进气滤烧损，这就是所谓的回火现象。

进气门早开有增大进气量的好处，但也不是进气门开得越早越好。进气门开启过早，在进气压力较大的情况下，新鲜气体过早进入汽缸并随废气一同从排气门排出，会浪费发动机的功率和燃料；在进气压力较小的情况下，废气可能倒流入进气管，有造成回火的危险。因此，进气门早开的时机必须适当，现代航空活塞发动机的进气门早开角一般在15°~35°范围内。

对于燃调式活塞发动机，由于油气混合气在汽缸进气门处混合，且进气门早开晚关，所以我们在平时维护工作中会发现进气管末端几乎都有燃油混合气燃烧过的现象。为了防止这种现象的发生，我们在起动发动机时注油量不应过多，在第一次起动不成功后后续起动应减少注油量。

四、总结

本文通过对汽化器式活塞发动机和燃调式活塞发动机回火故障进行深度分析，总结出发动机回火故障的排故措施并提出使用及维护建议，从而避免发动机回火故障的发生。系统分析发动机回火的原因，提出维护及使用建议，从而提升排故效率及维护质量。

参考文献

[1]阎成鸿.Cessna 172R型飞机机型培训教程[M].北京:航空工业出版社,2008

[2]CESSNA 172R Aircraft Maintenance Manual，R23:2020.4.1

[3]360系列发动机操作手册，2009.12.1

[4]直接驱动式发动机翻修手册，2011.7.1