柴油发电机组的发动机窜气的生成机理

发电机缸内燃气压力

发电机组燃气压力和流通通路是造成柴油机窜气的两个最基本的条件，其中燃气压差既是窜气产生的动力来源，同时也是活塞环密封系统正常密封时的推动力。图1所示为6BTAA柴油机1500r/min时在一个循环内缸内压力的变化曲线，图2则揭示了相同运行工况下气缸内燃气压力在活塞环密封系统中不同环岸之间进行传递的变化关系，图中三条曲线分别代表顶环岸、第二环岸、第三环岸处的燃气压力，顶环岸压力等于燃烧室内的燃气压力。

从图中可以看出，各环岸燃气压力均为正值，并处于不断的变化中：顶环岸压力大大高于第二环岸和第三环岸处的压力；顶环岸压力波动最大，其余环岸压力波动相对平缓。据此压力分布，可以推算出作用在各个活塞环上的密封压力和活塞环在环槽中的相对位置变化。

预测发电机第一、第二道活塞环上的密封化曲线压力的变化

对密封气缸内燃气起关键作用的是第一道活塞环，第二道环起着辅助密封作用。根据上述燃气压力在不同环岸之间的传递大小，再综合考虑惯性力、摩擦力的影响，可以预测出作用在顶环上的密封压力的变化情况，实际情况发现作用在顶环上的密封压力处于剧烈的变化中，压力的最大值与最小值相差很大，并且在一个循环中有两处密封压力最一次在吸气行程下止点附近区域，密封压力为负值，表示顶环将产生向上位移；第二次出现在膨胀行程120。附近，密封压力几乎失效，造成后续转角位置处顶环强烈的不规则运动一一一活塞环的颤振现象，十分不利于密封。在一个循环的其它大部分时间里，密封压力始终是向下的，为正值。

对第二道环的密封压力在一350。和一20。曲轴转角附近最小，变为负值，这表明二道活塞环此时出现上升运动。

活塞环在环槽内的运动

通过上述对活塞环密封系统动力学的研究分析，可以知道在一个循环内作用在活塞环上的密封压力的大小和方向是不断变化的，因此活环在环槽内存在较大的轴向窜动、颤振以及自身的扭曲变形运动，这些运动都十分不利于密封。

在进气行程初期和排气行程末期，作用在第一道环上的密封压力为负值，第一道环处于上浮状态，与下侧面环槽分开，窜气通路迅速增大。在膨胀行程末期、排气行程初期，密封压力几乎为零，第一道环出现明显的轴向颤振现象，从而使窜气产生显著的逆向波动气流。在循环的其它时间里，密封压力始终向下，第一道环处于环槽下侧面，没有明显位移，处于正常贴合密封状态。

第二道环在进气行程初期和排气行程末期处于上浮状态，并且在压缩行程末期也处于上浮状态，与下侧面环槽彻底分开。在膨胀行程初期，第一道环存在明显的轴向颤振现象，从而使窜气产生显著的正向波动气流。

当作用在活塞环上的密封压力很小时会出现活塞环颤振现象。第二道环颤振时，压力差会使气体从第二环岸处流经第二道环和环槽之间的间隙到达第三环岸，为正向气体流动：而第一道环颤振时，第二环岸处压力略高于顶环上方气体压力，因此会使气体经过第一道环槽逆向流回燃烧室，与低速运转条件下气体通过第一道环闭口间隙的回流量相比，这种回流是发生在活塞环整个圆周方向上。

此外，来自燃烧室内的强大的气体压力也会造成第一道环的动态扭曲变形，进而改变活塞环外圆面与气缸壁之间的密封贴合位置，从而影响窜气大小，为此，采用偏桶面外圆形状的第一环，可以预先消除这种环扭转变形对密封的不利影响。第二道环上方的气体压力相对来说比较小，它的扭曲变形可以忽略。