摘要：窜气量是评价柴油机性能的关键指标之一，窜气量大对柴油机的不利影响主要有加速机油老化，降低机油粘度，不利于润滑；增加曲轴箱压力，导致密封件漏油；阻碍活塞下行，影响柴油机功率。 

一、窜气量增大的原因

      为查找窜气量增大的原因，首先查看试验过程记录，试验记录中缸内压强数据始终处于设计范围内，无异常燃烧情况。对被测柴油机进行拆解后检查活塞安装正确、无并口的问题，且无异常磨损痕迹。为进一步排除其它部件问题，进一步进行了零部件匹配互换，缸盖、缸体、活塞互换等排查，最终故障零件锁定为活塞环组件，初步分析是由于主要漏气通道的尺寸参数存在问题。根据以上排查，样件质量、装配和环境均无异常，重点怀疑为活塞环及其配合参数不合理，导致活塞窜气量大。

二、窜气量大的影响因素

  柴油机活塞窜气量是柴油发电机组运行过程中的关键参数。窜气量大不仅可以导致发动机功率降低、曲轴箱压力过高、机油消耗增加、加速机油变质、破坏油膜，严重时会导致拉缸、抱轴等故障。造成窜气量大的原因有很多。 

1、活塞环槽下侧面倒角的影响

     活塞环槽下侧面与活塞环下侧面直接配合，构成了防止燃气通过环槽间隙的主要密封表面，所以对环槽的加工质量要求较高。为保证贴合面的接触质量，不允许出现任何微小、局部的凸起或贯穿密封面的划痕，否则会造成窜气量的异常增大。

2、顶岸间隙的影响

     顶岸间隙对活塞环密封系统能否稳定工作十分重要，过小的顶岸间隙不利于燃烧室内燃气压力向活塞环部位的迅速传递，因此，顶岸间隙必须大到可以保证燃气能够顺畅地到达活塞环密封系统所在的顶环环槽处。

    设计顶岸间隙的大小还必须同时考虑高负荷工况下缸套严重磨损问题，这种磨损是由覆盖在活塞顶岸上积炭磨光引起的。为防止积炭磨光，也需要加大活塞顶岸与缸壁的间隙，使积炭层增厚至不再能得到足够的粘接力而自行剥落。但是，过大的顶岸间隙会把顶环过多地暴露在高温、高压的燃气中，从而加大顶环的热负荷。因此，有必要考察加大顶岸间隙对燃油耗、烟度、排气成分是否有影响，顶环的温度是否显著上升等。一般来说，采用锥形顶岸间隙可以得到比较理想的结果。

3、活塞环边缘形状的影响

     为防止装配活塞环时在棱边处产生的毛刺或尖锐凸起划伤缸套表面，活塞环外棱边必须进行倒角或修圆处理。但由于顶环下棱边倒角和顶环下方活塞环槽的倒角会共同形成一个容纳燃气的小间隙，且分布在整个圆周方向上，致使活塞环的密封压力减少，窜气量增大。

   倒角大小或修圆后的圆角大小对窜气量的影响与前述第一道环槽下侧面倒角对窜气量的影响基本相同。在其他条件不变的情况下，随着第一道活塞环边缘倒角或圆角半径的增加，窜气量会大大增加。因此，第一道环下棱边应尽量采用小倒角过渡，推荐的倒角大小为0.1、0.2mm。在进行发电机组窜气试验时，工作面为桶面的活塞环下棱边虽然加工成尖角，可是在磨合初期窜气量仍有些偏离，只有在桶面环磨合到下端面尖角处之后，窜气量才会减少。

4、切口形状的影响

    很多柴油机制造商曾经试图改变活塞环的切口形状来减少窜气量，比如采用斜切口、搭接切口等形式，但试验效果并不理想。实践证明活塞环切口形状对窜气量的影响不大。

5、活塞环外圆面的影响

    近年来，活塞环有减少轴向高度的发展趋势，以免活塞环振颤并减少摩擦。但这有时会带来严重的窜气量波动问题，批量生产中可以看到发电机组的窜气量十分不规则，即在配相同的发电机组时，有的窜气量很低，有的则大大超过规定值。这是由第一道活塞环受到气体压力而变形，活塞环顶部外边缘与缸壁接触而造成的。

6、开口间隙的影响

     单独减少第一道活塞环的开口间隙对减少窜气量的作用不大，根据DIN标准，活塞环开口间隙的减少有一个极限范围，因为在高负荷（即高温）条件下，环的开口间隙可能会消失，有可能引起活塞环卡死。一般窜气量会随开口间隙的增大而增加。开口间隙增加0.5mm，约相当于活塞环径向磨损了0.08mm，即接近于活塞环镀铬层厚度。开口间隙增加到上述数量级时，所引起的窜气量的增加仍然在允许的范围内。但如果开口间隙增加超过0.5mm，则窜气量会急剧升高。

7、活塞环数量的影响

    试验反复表明，只要活塞环不是因不利的间隙或设计而削弱自身的功能，对于非增压和增压发电机组燃烧室来说，三道活塞环完全可以满足密封要求。气环数量过多，以试图增加所谓的迷宫效应来降低窜气量，实际证明是得不偿失的，较少的活塞环数量能够更好地发挥C平衡效果，维持密封系统的动态稳定性。出于这种考虑，近来甚至出现了只有顶环和油环的双环结构。

8、机油的影响

      机油含水量超标会严重影响发电机组窜气的控制，在批量生产实际中，由于机油的反复使用，常常出现大批发电机组窜气量突然增大的奇怪现象。这往往是由于重复使用的机油中水分没有及时清除干净，造成机油品质大幅下降，因此，必须及时对重复使用的机油进行脱水处理。