CMI发动机气缸密封性在翼修复研究

王凯 蒋平清

摘要：基于现用的气缸离位修理技术，针对存有缺陷的发动机气缸进行修理和修复，开发出一种新的维修工艺，以保证在位研磨实施过程中达到与现行气缸压缩性修复工艺等效的气缸密封性恢复效果，使其压缩性能恢复至新缸水平，较大程度减小维修周期并节约维修成本，并降低该型发动机因气缸压缩性低所造成故障的可能性。

Abstract： Based on active cylinder off-location repair technology， in view of the defect for repair and repair of engine cylinder， it developed a new process of maintenance， to ensure implementation in the grinding process to achieve with the current cylinder compression repair process equivalent cylinder recovery in sealing effect， making its compression ability to a new level of cylinder compression performance. And it largely reduced the maintenance cycle and saved maintenance costs， and it reduced the possibility of fault of the caused by the low cylinder compression.

关键词：气缸;离位修理;密封性;故障

Key words： cylinder;off-location repair;sealing;fault

中图分类号：U464                                        文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2021）06-0133-02

0  引言

活塞发动机气缸压缩性指的是发动机气缸的密封性，可以在发动机静态下通过充气测量的方式进行检查。发动机压缩性达不到标准会造成发动机工作时功率损失、燃油消耗增加等问题，增加发动机起动难度，压缩性过差甚至会造成发动机工作不稳定，对飞行安全造成威胁。

学院引进的SR20机型使用的CMI发动机，其设计和制造情况与之前学院使用的莱康明发动机有明显的区别，特别是在发动机污染物控制方面，使用要求复杂、对燃油要求高。洛阳分院自2012年开展SR20初教机训练以来，使用国产100号航汽，因其铅含量高，在2012年底起，机队陆续出现发动机气缸压缩性下降快的趋势，到2013年底，机队普遍出现发动机气缸压缩性达不到标准的情况。随后基于维护手册、相关工程技术资料及厂方的技术支援，制定发动机气缸压缩性修复工作单卡，内容涉及拆卸/安装气缸、气缸气门导套清洁、气缸气门座研磨、气门/气门座尺寸测量、密封面检查、气门/气门座研磨、气缸/气门座清洁、密封性静压测试和装机压缩性能测试等一系列维修工作，工作流程较多，且涉及发动机气缸拆装工作，程序较为复杂，增加了许多维修过程中的航材成本和人力成本。若在此基础上开发出一种在不拆除气缸的情况下，直接对气缸排气门座和排气门进行密封性修复，既能减少维修所需的人力和航材成本，又能避免了在拆装气缸过程中可能造成的对其它部件损坏的可能性，迅速降低了因发动机压缩性导致的故障停场率。

1  密封性在翼修复的可行性分析及关键技术

发动机气缸密封性在翼修复旨在不改变发动机气缸密封性修复本质的基础上，对操作工艺进行程序的改进和工艺的合理简化，开发一种新的维修工艺、维修工具和设备，并对其改进方案进行可靠性评估，着重分析工艺改进后的气缸的工作性能和对发动机工作性能的影响，以保证气缸在位研磨实施工作达到与现行离位气缸压缩性修复工艺等效的气缸密封性恢复效果，免去排气管拆装、气缸拆装等一系列附加维护工作，以极大缩减维修周期和维修成本，迅速降低因发动机压缩性导致的故障停场率。

在可行性方面：洛阳分院作为SR20飞机最大的用户，该型飞机年训练飞行4万小时量，多数SR20飞机使用至1500小时左右均出现气缸压缩性衰减至最低渗漏值以下水平，均需要执行拆装气缸、清洁检查排气门座和更换排气门工作，开发一种新的气缸密封性修复工艺具有很强的现实紧迫性。目前现有的执行发动机气缸密封性修复所需的拆装气缸、更换排气门和清洁检查排气门程序为进一步执行气缸在翼密封性修复提供了技术基础和拓展思路，为新工艺下的气缸密封性修复提供了参考依据和衡量标准。

在操作流程方面：要在不拆除气缸的基础上，对气门和气门座之间进行在位研磨，同时要避免研磨过程中出现研磨不均匀、研磨量过大、研磨效果不佳、损坏接触面等情况的发生，对操作工艺的要求极为严格，且对操作人员的操作水平要求较高。

在工具、设备、耗材的选用方面：需要寻找一种专用研磨剂并开发专用工具和设备，以保证在研磨过程中气门与气门导套、气门与气门座之间的有效接触和所需的适量的压力，以避免造成气门杆/气门座研磨不均匀、尺寸超标、气门杆被工具损坏等。

改进后的操作程序如下：

①拆下排气门压缩弹簧，并通过电嘴孔以适当工具在排气门面上涂抹研磨剂（320级），确保气门杆和其它部位无研磨剂（可同时配合使用内窥镜进行实时监测和检查）;

②确保气门面和气门座有效贴合（可稍微施加压力），使用合适的工具固定并夹紧气门杆端头（须格外小心以防止工具对气门杆端头造成损伤或损坏），并以适当转速旋转气门杆，通过气门面与气门座以及其间的研磨剂作用去除气门座上的沉积物;可视情多次进行该操作，以确保气门座沉积物能够有效清除;

③清除残留在气门面和气门座的研磨剂，确保气门面、气门座和气缸内应清洁，无研磨残渣和研磨剂;

④完成气缸排气门安装和恢复工作，并再次检查气缸压缩性能，以确保气缸压缩性符合要求。

根据原采用的气缸离位研磨工艺中的操作程序，需要把研磨工具的柄放在打开的左、右手掌间，反复移动手掌做摩擦运动，并向内稍施加压力，来操作旋转研磨工具，操作6～9次研磨冲程，然后提高气门离开气门座，旋转气门60°，将气门放在气门座上，再进行另外6～9次研磨冲程，重复上述研磨程序操作大概6次（如图1所示）。此次在工具选用方面，采用的是Bosch GO2电动工具，其配备了第二代智能芯片，具有六档扭矩机械调节按钮，最小档位扭力输出为0.2Nm，最大扭矩输出为5Nm，其无负载转速为0～360转/分钟，可以充分模拟原手工研磨的速度及压力。同时，当停止推力或松开开关时，可从旋转工作状态中瞬间停止，有效防止扭力过大导致的气门/气门座之间的摩擦力过大，作业更为精准。同时，弥补了原气缸离位研磨工艺中的手掌摩擦及按压方式研磨存在的研磨速度不均匀、压力波动等缺陷。

在操作时需要注意，当使用电动工具固定气门杆端部时，需使用防磨薄膜固定在气门杆端头，以防止电动工具夹伤气门杆，同时，需注意缠绕在气门杆端头的防磨薄膜厚度要均匀，以防止电动工具旋转时，电动工具旋转中心与气门转轴发生偏离，造成气门座与气门面之间的研磨不均。

在完成上述氣门座与气门面在翼研磨工作后，需要立刻清除残留在气门面及气门座上的研磨剂，以防止残留的研磨剂在气缸活塞往复直线运动作用下对气缸壁造成磨损。其研磨剂清除程序如下：取下前述研磨程序中的电动工具并用手指向气缸内稍微轻推气门杆以使气门面离开气门座且距离不能过大（气门杆推进去的距离控制在15mm左右以便于能够同时清洁气门面及气门座），随后使用固定有清洁棉的特制夹具通过上部电嘴孔使其与气门面相接触，同时用手旋转气门杆，以使清洁棉能够擦除气门面及气门座上的大部分研磨剂，在此过程中可视情多次更换清洁棉，以确保能够最大程度地有效清除残留在气门面及气门座上的研磨剂。随后，使用连接有压缩气源且装有洗涤汽油的手动喷壶，通过上部电嘴孔向气缸内喷入洗涤溶液进行压力清洗，同时使用另一只手前后推动气门杆，使气门面往复接触并离开气门面，上述压力喷洗清洁程序可视情多次进行，以确保气门面及气门座彻底清洗干净，无任何残留的研磨剂。

2  研究意义

该发动机气缸密封性在翼修复研究，是基于洛阳分院作为维修单位关于部附件维修的一次深层次探讨，具有以下的理论研究和工程实践价值：

①开发新的维修工艺，取代原先的更换排气门和清洁排气门座的工作，而采用对排气门和排气门座在翼研磨的方式进行密封性修复，是国内首次CMI发动机在翼修复工作的一个深层次的探讨，提升了维修单位的维修能力，并为通航运营人维修深度拓展提供了思路;

②免除了气缸的拆装和排气门的更换工作，避免了在拆装气缸过程中可能造成的对其它部件损坏的可能性;

③极大缩减了维修周期和维修成本，迅速降低了因发动机压缩性导致的故障停场率，为学院SR20机队的正常运行起到了重要作用，具备较大的安全效益和经济效益。

3  结束语

本文基于理论知识和工程实践经验对原发动机气缸压缩性离位修复工艺和工具进行修改和完善，介绍了SR20型飞机发动机气缸密封性在翼修复的操作程序。通过对实施新工艺进行气缸密封性修复的气缸进行效果持续跟踪和监控，并持续进行工程实践测试与验证，改良后的发动机气缸密封性离位修复程序具有操作简单、施工方便和节约成本的优点。同时，也为通航运营人维修深度拓展提供了思路。

参考文献：

[1]付尧明.活塞发动机[M].清华大学出版社，2016.

[2]丁发军.航空活塞发动机排故指南[M].西南交通大学出版社，2015.

[3]唐庆如.活塞发动机[M].兵器工业出版社，2007.

[4]STANDARD PRACTICE MAINTENANCE MANUAL， CONTINENTAL MOTORS INC， Sep 2019.

[5]CONTINENTAL AIRCRAFT ENGINE MAINTENANCE AND OVERHAUL MANUAL， CONTINENTAL MOTORS INC， Sep 2016.