引言：点火系统是活航空塞式发动机的重要系统,其工作的状况直接影响到发动机的起动性能、功率、经济性及工作的可靠性，因此点火系统可以比拟为发动机的心脏。了解常见点火系统的组成工作原理及常见故障对机务工作者分析和排除发动机相关故障具有事半功倍的指导性意义。
一、点火系统的组成和工作原理
常见航空活塞发动机点火系统由磁电机、磁电机起动开关、启动振荡器点火电嘴、高压导线等组成。
常见点火系统
1.磁电机
磁电机安装在发动机附件机匣上，由发动机带动工作，利用电磁感应原理产生高压电.并适时地将高压电通过高压导线按照点火次序分配到各个气缸.供电嘴产生电火花。
现代航空活塞发动机上通常装备两个磁电机，两个磁电机相互独立地工作。-是提高每个气缸的点火能量，提高火焰传播速度，改善发动机的功率和济经济性:一是保证发动机工作可靠，且某个磁电机发生故障不能产生高压电，另一个破电机仍能产生高压电，使发动机继续工作。D6LN-3200磁电机是一种复式磁电机，即两个磁电机装在同一个壳体内,因此一台发动机只需要一台磁电机。
2.磁电机/起动开关
位于飞机驾驶舱,用来起动发动机和操纵磁电机工作。磁电机起动开关有五个位置间。
起动位用于起动发动机。发动机爆发后，钥匙自动跳到双位，双位表示两个磁电机都工作，有位置优磁电机工作,左磁电机不工作，左位则相反,关位表示两个磁电都不工作。
正常工作时,磁电机开关位于双磁位，两个磁电机都工作。单磁位(左或右)仅用于地面发动机试车时对磁电机工作性能进行检查，即检查磁电机单磁掉转,方法如下:将发动机转速调整到某一较大转速(如2000 r/min), 稳定工作后,将磁电机开关从双位转到左或右位，发动机转速将下降但工作平稳;然后把磁电机开关转到双位。单磁工作时，由于每个气缸只有一个电嘴工作,燃烧速度减慢,发动机的功率有所下降，表现为转速的下降。停车后，磁电机开关必须放在关位，否则扳转螺旋桨时极易导致磁电机点火异常。
二、传统点火系统
传统点火系统的电源是蓄电池，其电压为12V 或24V ，由点火线圈和断电器共同产生高压10000V以上。分初级回路和次极回路。点火线圈实际上是一个变压器,主要由初级绕组(primary winding),次极绕组（secondary winding）和铁芯组成。断电器是一个凸轮操纵的开关。断电器凸轮由发动机配气凸轮驱动，并以同样的转速旋转，即曲轴齿轮每转两圈，凸轮轴转一圈，为了保证曲轴转两圈各缸轮流点火一次，断电器凸轮的凸棱数一般等于发动机的汽缸数，断电器的触点与点火线圈的初级绕组串联，用来切断或接通初级绕组的电路。
触点闭合时，初级电路通电，初级电流从蓄电池的正极经点火开关、点火线圈的初级绕组、断电器触点臂、触点，搭铁流回蓄电池的负极，为低压电路。触点断开时，在初级绕组通电时，其周围产生磁场，并由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电路迅速下降到零，铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多，导线细的次极绕组中感应出极高电压，使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花。
初级绕组中电流下降的速度愈大，铁芯中磁通的变化就愈大，次极绕组中的感应电压也就愈高。初级电路为低压电路，次级电路为高压电路。
在断电器触点分开瞬间，次极电路中分火头恰好与侧电极对准，次极电流从点火线圈的次极绕组，经蓄电池正极、蓄电池，搭铁、火花塞侧电极、火花塞中心电极、高压导线，配电器流回次极绕组。
三、新型点火系统分类与优点
传统点火系统工作时，断电器触点分开瞬间，会在触点处产生火花，烧损触点。当火花塞积炭时，易漏电，次极电压上不去，不能可靠地点火，产生高速缺火现象。半导体点火系克服了这些缺点，具有较强的跳火能力，使点火可靠。
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新型点火系统大体分为以下3类:
1.无触点点火器
由电磁、红外或霍尔元器件构成的非接触式断电器组成的点火系统称为无触点点火器，其放大电路又分晶体管电路和电容放电电路两种。
2.ECU
控制的点火系由ECU中的微处理器根据曲轴转角传感器的信号确定点火时刻，因而它没有断电器，只有分电器，根据ECU送来的信号直接控制点火线圈初级电路的通断。
3.无分电器点火系统
是当前最先进的点火系统，曲轴传感器送来的不仅有点火时刻信号，而且还有气缸识别信号，从而使点火系统能向指定的气缸在指定的时刻送去点火信号，这就要求每缸配有独立的点火线圈，但如果是六缸机则1，6缸、2，5缸和3，4缸分别共用一个点火线圈，即共有三个点火线圈，显然每一个点火线圈点火时，总有一个缸是空点火，检测时应注意到这一点。
无触点点火系统能使用低阻抗电感线圈，从而大幅度提高初级电流，使次级电压高大30kV以上，增强点火能量以提高点燃稀混合气的能力，在改善燃料经济性的同时也降低排气污染。无分电器点火系统完全是电子器件而无机械运动部件，彻底解决了凸轮和轴承磨损以及触点烧蚀间隙失调而引起的一系列故障。
四、现有新型点火系统的优化
1.从固定频率式走向变能变频式
变能变频点火技术是基于传统电点火系统地一种先进的智能化点火技术，基于此技术形成的点火系统与传统点火系统的最大区别，在于拥有可变点火频率和火花能量的点火装置。变频变能电点火电路框图见图3.其核心技术是固态点火技术。该技术利用半导体器件代替传统点火技术中的触点变压器、气体放电管等,其电磁兼容性、电源适应性、输出参数稳定性寿命、可靠性、维修性，均比传统地点大装置有较大的提高。
2.交直流电并行
电点火系统技能采用直流供电.也可采用交流供电，两者之间最天的区别在于直流电源需要增加逆变模块.将直流逆变成交流，才能通过电磁感应原理升压。因此交变点火系统机构简单，可靠性高。
3.点火电嘴耐温逐步提升。
航空发动机研制中，为提升燃油效率压机的进口温度和燃烧室的燃烧温度将提高。相应地点火电路的工作环境温度特别是头部耐温也必须提高。
点火电嘴的工作最高温度从原来的800~900号增加到现在的1000~ I 100C,目前在研产品的最高温度已提升到1200C左右，将来点火电嘴的最高工作温度甚至会超过1300C。传统点火电路电极材料的取高使用温度不到1300C,不能满足将来的高温使用环境条件要求。尤其是电极材料在高温条件下的电腐蚀、氧化及变形,会显著影响点火电嘴的性能和寿命,研究并制造高温耐氧化耐电腐蚀的电极材料,以及相关的应用工艺、加工方法,已经提上日程并进人实质研究阶段。
结束语：
正是由于航空发动机逐步控制成附件质量及尺寸电点火系统才走向了低压电容点火系统;航空发动机电源种类的日益丰富电点火系统才拥有了交流点火系统和高压直流点火系统为满足全机健康管理及扩展起动包线的需求，才诞生了变能变频点火系统。目前，我国在役成熟的点火系统均为固定能量固定频率，但随着发动机起动包线的不断拓宽,使用条件更加苛刻，单一的点火频率及火花能量已不能满足发动机的设计需要。为满足发动机需求、提高点火可靠性、同时延长点火系统寿命及减重需要，可根据发动机工作条件提供相匹配的能量和预率地变能变频点火系统的成功运用,将有效解决发动机高原起动、空中再启动等技术难题，为航空发动机配装飞机拓宽工作领域提供一条较为有效的途径。
参考文献：
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[3]《航空发动机设计手册》总编委会,航空发动机设计手册，第9册一主燃烧室[K].北京:航空工业出版社，2000
[4] GJB6065-2007，航空涡轮发动机电点火系统通用规范[S]
论文作者:周克家,邓志奇 张文
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/24
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