航空浮子式汽化器慢車系統(tǒng)工作原理與典型故障分析

代友軍

（中國民航飛行學(xué)院飛機修理廠，四川廣漢618307）

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航空浮子式汽化器慢車系統(tǒng)工作原理與典型故障分析

代友軍

（中國民航飛行學(xué)院飛機修理廠，四川廣漢618307）

汽化器慢車系統(tǒng)的功用是在發(fā)動機啟動和慢車狀態(tài)工作時，供給發(fā)動機所需的富油混合氣。介紹了汽化器慢車系統(tǒng)的工作原理，詳細(xì)分析了慢車系統(tǒng)常見故障的現(xiàn)象、原因，并提出了針對性的預(yù)防措施。

浮子式汽化器；慢車系統(tǒng)；工作原理；故障

汽化器由于結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、維護(hù)方便、價格便宜，隨著設(shè)計和制造工藝的不斷改進(jìn)，仍被許多航空活塞發(fā)動機所使用，目前使用最多的是浮子式汽化器。

浮子式汽化器包括6個基本的子系統(tǒng)，分別是：浮子室機構(gòu)系統(tǒng)、主計量系統(tǒng)、慢車系統(tǒng)、混合比控制系統(tǒng)、加速系統(tǒng)和經(jīng)濟裝置系統(tǒng)。這些系統(tǒng)一起工作，為發(fā)動機的所有工作范圍內(nèi)提供正確的燃油流量，并與空氣形成適當(dāng)?shù)挠蜌獗?。其中，慢車系統(tǒng)的功用是在發(fā)動機啟動和慢車轉(zhuǎn)速工作時，向發(fā)動機提供偏富油的混合比，確保發(fā)動機能正常啟動和可靠地維持慢車轉(zhuǎn)速。實際使用過程中，慢車系統(tǒng)需要經(jīng)常進(jìn)行檢查和調(diào)節(jié)，慢車系統(tǒng)的故障也較多，需要很好地加以維護(hù)。本文在介紹汽化器慢車系統(tǒng)工作原理、結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，對慢車系統(tǒng)的常見故障加以分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

1　慢車系統(tǒng)工作原理

汽化器式航空活塞發(fā)動機在啟動、慢車轉(zhuǎn)速工作以及穩(wěn)定地加速到1 000 rpm的過程中，所有的燃油供應(yīng)都來自慢車系統(tǒng)。在大約1 000 rpm時，由于經(jīng)過文氏管的空氣流量增加，產(chǎn)生的吸力使主噴嘴開始噴油。隨著節(jié)氣門開大，慢車噴油孔處的吸力減小，慢車系統(tǒng)供油量逐漸減少，到大約1 400 rmp時，慢車系統(tǒng)停止供油。從那一點開始直到最大轉(zhuǎn)速，大部分的燃油供應(yīng)來自主計量系統(tǒng)［1］。慢車系統(tǒng)與主計量系統(tǒng)之間通過慢車供油口相互連接，燃油是從慢車噴油孔還是從主噴油嘴噴出，主要取決于吸力是大于慢車系統(tǒng)還是大于主噴嘴。

圖1所示為汽化器慢車系統(tǒng)工作原理圖。當(dāng)發(fā)動機啟動或慢車轉(zhuǎn)速工作時，由于轉(zhuǎn)速小，進(jìn)氣量小，通過文氏管的氣流速度很小，壓力下降不多，主噴嘴與浮子室之間的壓差不足以克服浮子室液面與主噴嘴之間的高度差，主噴嘴不能噴出燃油。此時節(jié)氣門的開度很小，節(jié)氣門與筒壁之間形成很小的縫隙。根據(jù)伯努利原理，氣流通過縫隙時，通道突然變窄，流速增大，壓力降低，從而在浮子室與節(jié)氣門縫隙之間形成較大的壓力差。在這個壓力差的作用下，燃油通過功率噴嘴、混合比計量襯套、慢車油管，并且在慢車油管處與從慢車通氣孔進(jìn)入的空氣相混合，形成富油的油氣混合乳液，再經(jīng)過慢車管路，最終通過由慢車調(diào)節(jié)針閥控制的主慢車噴油孔噴入節(jié)氣門殼體。在此處，經(jīng)過節(jié)氣門的少量空氣與乳液混合，形成發(fā)動機慢車工作時所需的富油混合氣。當(dāng)節(jié)氣門開大后，節(jié)氣門與筒壁之間的縫隙增大，對氣流的節(jié)流作用下降，慢車噴油孔處的氣流速度減小，壓力增大，節(jié)氣門開大到一定程度后，慢車噴油嘴就停止噴油。而隨著節(jié)氣門開大，流過文氏管的氣流速度增加，壓力下降，由于文氏管的限流作用比節(jié)氣門要強，位于文氏管喉部的主噴嘴開始噴油。

圖1　慢車系統(tǒng)原理圖

為了防止節(jié)氣門開大到主噴嘴開始噴油前的過渡階段出現(xiàn)貧油的狀況，慢車噴油孔不止一個，通常還設(shè)置有次級慢車噴油孔，更寬慢車范圍的汽化器還設(shè)置有三級、四級慢車噴油孔。在慢車狀態(tài)，當(dāng)節(jié)氣門開大時，一些空氣從節(jié)氣門下方的節(jié)氣門筒經(jīng)次級慢車噴油孔噴入，與從主慢車噴油孔噴出的油相混合，防止出現(xiàn)過貧油。

2　慢車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

按照進(jìn)氣方式，現(xiàn)代常用的航空浮子式汽化器分為上吸式和側(cè)吸式兩種，上吸式汽化器垂直安裝在發(fā)動機收油池的下部，氣流從下往上流經(jīng)汽化器；側(cè)吸式汽化器通常水平安裝在發(fā)動機收油池上，氣流水平地流經(jīng)汽化器。兩種汽化器慢車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。

圖2　上吸式汽化器慢車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3　側(cè)吸式汽化器慢車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

無論哪種形式的汽化器，慢車系統(tǒng)主要由慢車油管、慢車噴油孔、慢車調(diào)節(jié)針閥和慢車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)螺釘?shù)冉M成。慢車油管通常由黃銅制造，上面有一個尺寸非常精確的節(jié)流孔，節(jié)流孔的尺寸決定了各個壓差下的燃油排出量。不同型號汽化器的慢車油管節(jié)流孔尺寸不同，不能混裝。慢車系統(tǒng)內(nèi)有一個滲氣口，通常位于慢車油管處，空氣滲入燃油中可以使燃油的密度減小，破壞燃油表面張力，使燃油更好地霧化和汽化［2］。慢車調(diào)節(jié)針閥用于調(diào)節(jié)慢車噴油量的多少，從而調(diào)節(jié)慢車混合比。反時針轉(zhuǎn)動針閥，針閥遠(yuǎn)離閥座，慢車噴油孔的有效面積增大，噴油量增大，混合氣變富油；順時針轉(zhuǎn)動針閥，針閥朝向閥座，慢車噴油孔的有效面積減小，噴油量減小，混合氣變貧油。慢車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)螺釘，也叫做節(jié)氣門止動螺釘，用于調(diào)節(jié)慢車狀態(tài)節(jié)氣門關(guān)到最小時的開度，控制發(fā)動機的進(jìn)氣量，從而控制發(fā)動機的最低慢車轉(zhuǎn)速。順時針調(diào)節(jié)螺釘，節(jié)氣門開大，進(jìn)氣量增加，慢車轉(zhuǎn)速增加；反時針調(diào)節(jié)螺釘，慢車轉(zhuǎn)速減小。

3　慢車系統(tǒng)常見故障分析

汽化器慢車系統(tǒng)的故障主要表現(xiàn)為發(fā)動機慢車工作不穩(wěn)定，發(fā)動機抖動，慢車自動停車，發(fā)動機無法啟動等。故障原因主要是慢車混合比調(diào)節(jié)不當(dāng)或慢車油管被異物堵塞。

慢車混合比過富油，會引起發(fā)動機氣缸內(nèi)的燃油燃燒不完全，形成電咀積炭，導(dǎo)致電嘴故障；慢車混合比過貧油，會使發(fā)動機的加速性能變差。此外，過富油或過貧油的慢車混合比，還會使滑行時的慢車轉(zhuǎn)速度過高，導(dǎo)至滑行速度過快和剎車磨損過大。通常情況下，如果出現(xiàn)發(fā)動機慢車工作不穩(wěn)定或收油門時發(fā)動機自動停車等故障，應(yīng)首先檢查慢車混合比和慢車轉(zhuǎn)速是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。

導(dǎo)致慢車混合比變化的原因較多，比如季節(jié)和天氣的變化，浮子高度變化，慢車管路堵塞、慢車調(diào)節(jié)針閥磨損等。汽化器慢車混合比和慢車轉(zhuǎn)速的檢查和調(diào)節(jié)要相互配合來進(jìn)行。檢查慢車混合比前，先讓發(fā)動機完全暖機，直到滑油溫度和氣缸頭溫度達(dá)到正常范圍，并確保整個慢車混合比調(diào)節(jié)過程中氣缸頭溫度都在正常范圍內(nèi)。對于傳統(tǒng)的汽化器發(fā)動機，可用駕駛艙中的混合比操作縱，通過人工調(diào)貧油混合比來檢查慢車混合比，方法是緩慢平穩(wěn)地向慢車關(guān)斷位移動混合比操縱桿，觀察進(jìn)氣表的指示變化。對于不使用進(jìn)氣壓力表的發(fā)動機，則需要觀察轉(zhuǎn)速表指示的轉(zhuǎn)速變化，對于大多數(shù)發(fā)動機，慢車混合比應(yīng)設(shè)定為：當(dāng)混合比操縱桿移向慢車關(guān)斷位時，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速度下降并有停車趨勢前，轉(zhuǎn)速應(yīng)有一個上升的過程，理想的狀況是轉(zhuǎn)速上升25～50 rpm（最佳值）。如果轉(zhuǎn)速上升超過50 rpm，則表示慢車混合比過富油，需要向貧油方向調(diào)節(jié)；如果轉(zhuǎn)速上升很小或不上升，則表示慢車混合比過貧油，需要向富油方向調(diào)節(jié)。慢車混合比調(diào)節(jié)之后，應(yīng)反復(fù)檢查數(shù)次，以確定混合比是恰當(dāng)?shù)模⒃诟吖β实铰嚑顟B(tài)反復(fù)變化中仍能保持不變。調(diào)節(jié)慢車混合比時應(yīng)小心，不要用力太大，以免損傷針座。針座損傷會使慢車調(diào)節(jié)會非常困難。慢車混合比調(diào)節(jié)好后，通過慢車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)螺釘將慢車轉(zhuǎn)速調(diào)到規(guī)定的范圍，通常是600～650 rpm.

大多數(shù)慢車系統(tǒng)故障在重新調(diào)節(jié)慢車混合比和慢車轉(zhuǎn)速后都可以排除，如果調(diào)節(jié)無效，或者發(fā)動機無法維持慢車轉(zhuǎn)速度，或者無法啟動，則可能是慢車油管被異物堵塞，應(yīng)把汽化器送到工廠進(jìn)行檢查和修理。我廠在汽化器修理過程，共發(fā)現(xiàn)3起慢車油管堵塞的情況，如圖4所示。慢車油管部分或全部堵塞使慢車節(jié)流孔失效，慢車供油不足或不供油，無法維持穩(wěn)定的慢車轉(zhuǎn)速，甚至無法啟動。

圖4　慢車油管堵塞實例

導(dǎo)致慢車油管堵塞的異物可能是脫落的膠顆、空氣中的塵土、飛蟲等。其中一起堵塞慢車油管的異物可能是安裝堵頭時涂抹了過多的螺紋緊固膠，多余的膠塊脫落堵塞了慢車節(jié)流孔。另一起極端的例子是某汽化器在低空使用了汽化器加溫，空氣中的小飛蟲從沖壓管進(jìn)入浮子室，并最終堵塞了慢車油管，導(dǎo)致發(fā)動機在地面慢車時停車。

要避免慢車油管堵塞的情況發(fā)生，修理汽化器時應(yīng)將零件清洗干凈，并用壓縮空氣吹干凈所有的管路，裝配時，要保持工作場所的整潔有序，堵頭涂抹緊固膠時要符合規(guī)范，涂膠要適量，不要涂到堵頭的端面上，防止多余的膠和異物進(jìn)行汽化器管路內(nèi)。平時維護(hù)時，要嚴(yán)格按照手冊要求檢查、清潔或者更換進(jìn)氣濾，定期對浮子室放沉淀。在進(jìn)行特殊操作后，比如使用汽化器加溫后，及時對浮子室放沉淀。

4　結(jié)束語

慢車系統(tǒng)對于汽化器的工作非常重要，本文介紹了慢車系統(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點，分析了慢車系統(tǒng)常見的故障。相關(guān)人員在汽化器的維護(hù)和修理過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行維護(hù)手冊的要求，精心維護(hù)，這樣才能保證汽化器的正常工作，確保發(fā)動機性能可靠。

［1］Peter Nielson.MSA float carburetor handbook&troubleshooting techniques［R］.U.S.A.PrecisionAirmotive LLC，2002:6.

［2］FAA.Aviation maintenance technician handbook-powerplant［M］.U.S.A.Aviation Supplies&Academics，2012:88-89.

The Working Principles and Typical Faults Analysis of Aircraft FloatCarburetors

DAIYou-jun
（Aircraft Repair&Overhaul Plant，Civil Aviation Flight University of China，Guanghan Sichuan 618307，China）

The function of carburetor idling system is to provide rich fuel/airmixture to the engine for starting and idle working.This paper introduces the working principle of carburetor idling system，detailed analyses the phenomena and causes of the common faults in idling system，and puts forward some corresponding preventive measures.

float carburetor；idling system；working principle；fault

V233.3.3

B

1672-545X（2016）05-0186-03

2016-02-16

中國民用航空飛行學(xué)院科學(xué)研究基金項目（編號：J2014-11）

代友軍（1977-），男，工程師，工程碩士，主要從事航空活塞發(fā)動機維修理論與維修技術(shù)的研究。