张庆1翟冰冰2
1.中航通飞研究院有限公司；2.中航通飞华南飞机工业有限公司 广东珠海 519040
摘要:本文以某小型活塞类飞机的发动机为例，根据其慢车自动停车的问题现象，分析了航空活塞发动机慢车自动停车出现的可能原因，分析了该问题对于飞机使用的影响，并提出了一些预防措施。
关键词：活塞发动机；自动停车；慢车；高温
1引言
某小型活塞类飞机于夏季在华北某地地面试车过程中，发动机出现了数次由满油门收回至慢车时自动停车的问题。
本文针对上述问题进行原因分析，评估了该问题对于飞机使用的影响，并提出了预防措施。
2原因分析
发动机自动停车可能由多种因素导致，下面就几种可能的原因展开分析。
2.1 慢车调整不当
发动机正常工作过程中，慢车状态混合比杆在最前位是富油状态，在大油门收回慢车过程中，节气门突然关闭，进气量减小而喷油量会稍滞后，导致瞬间更富油工作。如果正常慢车时本身混合比就接近富油极限，大油门快速收回至慢车可能导致发动机因超越富油极限而停车[1]。
2.2 节气门积碳
节气门积碳对于发动机正常功率运行影响不大，但对于发动机慢车状态运行却有较大影响。慢车时节气门开度很小，而积碳会进一步减小进气量，从而出现发动机工作不稳定，甚至熄火等现象。
2.3 空气滤堵塞
通常情况下，空气滤堵塞严重而没有其他进气通道时，发动机会出现起动困难，功率下降等现象，比较容易判别。
对于备用进气通道由弹簧或磁性门闩关闭，并可以被发动机自动吸开的进气系统设计，如果空气滤堵塞，可能在正常运行时并不能感觉到明显异常。
但如果空气滤堵塞或进气阻力过大，备用进气通道被吸开，开度随油门大小而改变。当发动机从满油门状态减小功率至慢车状态时，备用进气门会运动至开度减小的方向，如果运动速度较快，可能会因惯性直接到达关闭位置。备用进气门关闭到再次被吸开之间会有一定的时间间隔，在该间隔内发动机进气量会严重不足，进而导致发动机自动停车。同时，由于备用进气通道进气温度较高，也会造成混合比富油。
2.4 发动机温度较高
发动机温度较高时，舱温及缸体温度较高，会使进入气缸的空气、燃油温度升高，滑油温度也较高。
空气温度升高，混合气趋于富油。
对于提前点火角固定的发动机，慢车状态的提前点火时间已经比正常运转状态偏早，缸体、空气和燃油温度升高，将会使缸内的燃烧进一步提前。
滑油温度较高时，粘稠度会降低，不易形成润滑油膜。滑油泵通常由发动机直接驱动，慢车状态时，转速降低造成滑油压力较低，供应到发动机各部位的滑油量变少，润滑能力降低，导致发动机运转阻力变大[2]。
发动机温度较高导致的混合气富油、燃烧提前及润滑能力降低，都会使慢车状态工作不平稳。
2.5 发动机内部磨损严重
如果发动机长期在润滑不足等恶劣条件下运转，可能会导致发动机轴承、气门及气缸壁等部位磨损严重，造成运转阻力变大，慢车状态输出功率减小，可能会不足以维持运转而停车。
可以通过分解检查滑油滤、检查气缸压缩比等手段，确认发动机内部是否磨损严重。
3问题排查及定位
为了确定产生发动机慢车自动停车问题的原因，通过调整慢车转速及混合比，在不同气温条件下试车，检查节气门积碳、空气滤、滑油滤等手段开展排查，得出以下结论：
1)慢车转速调大，发动机大油门拉回慢车过程中更不容易停车；
2)发动机温度升高，会导致大油门拉回慢车过程中发动机更容易停车；
3)气温下降至26℃，慢车工作趋于稳定，未出现大油门拉回慢车过程中停车；
4)混合比杆置于较贫油位置，高温条件下慢车工作趋于稳定。
综上分析认为，夏季气温偏高使得慢车混合比富油，再加上发动机温度较高导致的富油、燃烧提前及润滑能力降低，是导致发动机从大油门收回至慢车过程中自动停车的主要原因。
4对飞机使用影响分析
经过多次试验验证，发现发动机温度较高导致的过富油现象，仅在小转速范围内时影响较明显，开大油门至正常工作转速后，随着进气流量和燃油流量的增加，过富油现象趋于减弱。基于此规律，评估该问题对于飞机使用的影响。
起飞、爬升阶段：发动机功率通常处于满油门或75%以上功率状态，基本不使用慢车功率，且随着飞行高度提升，进气温度不断下降，发动机工作条件趋于转好，不会出现发动机温度过高导致的过富油停车现象。
平飞阶段：发动机各部件温度及滑油温度很快得到冷却，发动机温度降低，且进气温度较低，不具备导致过富油的条件，因此此阶段发动机使用慢车功率也不会出现工作不稳或停车的现象。
下降及着陆阶段：发动机功率较低，发动机温度会更快得到冷却，相比平飞阶段发动机工作环境更趋于转好，不具备导致过富油的条件，使用慢车功率也不会出现工作不稳或停车的现象。
地面阶段：飞机速度较低，发动机长时间运行后温度较高，由大功率快速调整至慢车易发生停车。但是由于飞机处于地面状态，不影响飞行安全。
综上所述，在飞机起飞至着陆的各阶段，仅在地面阶段易出现发动机温度较高导致的过富油停车现象，但不影响飞行安全。
5预防措施
针对上述问题，可以采取以下预防措施：
1)试车检查发现慢车混合比和转速超出规定时，应及时调整；
2)在地面应避免长时间试车及大功率运行等容易导致发动机温度过高的操作；
3)发动机温度较高时，应避免慢车操作，小油门转速应不低于暖机转速。
6结束语
经过故障复现及分析，环境和发动机高温造成的发动机慢车自动停车问题，易在地面阶段出现。为此提出了及时调整慢车状态、避免长时间地面运转、高温时避免慢车操作的预防措施，供业内人士参考。
[1]田傲，航空活塞发动机停车故障分析，科学与信息化，2018年6月下.
[2]唐庆如主编，活塞发动机，兵器工业出版社，2006：167.