发布时间：2022-10-21 来源：网络
活塞环是具有一定弹性的金属密封环，它装配在活塞环槽中，与活塞一起密封汽缸。如图所示。
1-燃烧室；2-汽缸套；3-活塞；4-第一道气环；5-第二道气环；6-组合油环
活塞环在工作时受到汽缸中高温、高压燃气的作用，并在润滑很困难的条件下在汽缸内高速运动，特别是第一道环温度可高达600K，因此，活塞环是发动机中工作环境恶劣、使用寿命最短的零件之一。为了延长活塞环的使用寿命，保证其可靠的工作，制造活塞环的材料应具有良好的耐磨性、耐热性、导热性，同时具有足够的强度、弹性和冲击韧性。目前广泛采用合金铸铁（在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素）或球墨铸铁制造活塞环。
为了进一步提高活塞环的性能，延长其使用寿命，第一道气环外圆面进行多孔镀铬处理，因为多孔性铬层硬度高，并能存储一定量的润滑油，可以改善润滑条件。其余气环一般采用镀锡或磷化处理，以改善其耐磨性，也可采取喷钼工艺来提高耐磨性。
气环也称压缩环，作用是保证活塞与汽缸间的密封，防止汽缸中高温、高压燃气窜入曲轴箱；并将活塞头部的大部分热量传给汽缸壁，避免活塞过热。气环密封效果一般与气环数量有关，汽油机一般采用2道气环，柴油机一般多采用3道气环。
如图所示，活塞环在自由状态下其直径略大于汽缸直径，当气环随活塞装入汽缸后，在自身弹力的作用下气环紧贴在汽缸壁上，形成第一密封面，防止了汽缸与活塞环之间漏气，当少量气体窜入环槽内，在背隙处形成背压力，使气环与缸壁间的贴合更可靠，再次提高了密封性能。当活塞带动活塞环移动时，活塞环抵靠在环槽上，形成第二密封面，防止了活塞与活塞环之间漏气，而气体的压力使气环压紧在环槽侧面上，使第二密封面更加密封。几道气环的开口相互错开一定角度，形成“迷宫式”漏气通道，延长了漏气途径，从而对汽缸中的高压燃气进行有效的密封。
气环的断面形状多种多样，选择不同断面形状的气环组合，可以得到较好的密封效果和使用性能。常见的气环断面形状有如下几种：
矩形环断面形状为矩形，如图3-19-a所示。其结构简单，制造方便，与汽缸壁接触面积大，有利于活塞头部的散热，但气环在环槽内的上下窜动会将缸壁上的润滑油不断挤入燃烧室内，产生“泵油现象”，由于润滑油的燃烧，使燃烧室积碳增多，润滑油消耗量增大。
环的外圆面为锥角很小（30′～1°）的锥面，因此与缸壁间是线接触，如图所示，有利于密封和磨合，这种环在汽缸内向下运动时刮油，向上滑动时由于斜面的油楔作用，环可在油膜上浮起，将机油涂到缸壁上，称为布油。由于这种环能下行刮油，上行布油，既有利于润滑，减少磨损，又能防止机油泵入燃烧室燃烧，所以是一种性能较好的活塞环，但这种环传热性能差，所以不用作第一道环，通常安装到活塞的第二或第三道环槽上。由于锥角很小，一般不易识别，为避免装错，在环的上侧面标有向上的记号，安装时应注意。
a-矩形环；b-锥形环；c、d-内切口扭曲环；e-外切口扭曲环；f-梯形环；g-桶形环
扭曲环是由矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切去一部分形成的，如图3-19-c、d、e所示。由于活塞环在自由状态下其直径大于汽缸直径，因此断面不对称的扭曲环装入汽缸后，在中性层外侧产生拉应力F拉，在中性层内侧产生压应力F压，由于扭曲环截面不对称，拉、压应力轴线不重合，造成环体发生微量的扭曲变形，如图3-20-a所示，从而使环的边缘与环槽的上、下端面接触，防止环在环槽内的上下窜动，消除了“泵油现象”，并增加了密封性。由于环发生了扭曲，使环具有锥形环的优点，即向下刮油、上行布油，如图3-20-b所示，而在压缩机和作功行程时，气体压力使环不再扭曲，此时的扭曲环又具有矩形环的优点，如图3-20-c所示。扭曲环在安装时应注意位置与方向，内切口扭曲环通常安装到第一、第二道环槽上，切口方向向上，外切口扭曲环通常安装到第二、第三道环槽上，切口方向向下。
断面形状为梯形，如图3-19-f所示。其主要优点是抗粘结性和密封性好。活塞头部温度很高时，窜入第一道环槽中的润滑油容易形成积碳。当活塞在侧压力作用下左右摆动改变位置时，梯形环的侧隙和背隙相应发生变化，使环槽中的积碳挤出，避免环被粘住而引起折断。梯形环多用于热负荷较大的柴油机上，如玉柴CY6102Q型柴油机的第一道气环就使用梯形环。
桶面环的外圆为凸圆弧形，是近年来兴起的一种新型结构。当桶面环上下运动时。均能与汽缸壁形成楔形空间，使机油容易进入摩擦面，减小磨损。由于它与汽缸呈圆弧接触，故对汽缸表面的适应性和对活塞偏摆的适应性均较好，有利于密封，但凸圆弧表面加工较困难。奥迪JW型、解放CA6102型发动机的第一道气环都采用了桶形环。
发动机工作时，活塞、活塞环等都会发生热膨胀。活塞环既要相对于汽缸上下运动，活塞又要相对于活塞环相对横向移动，因此活塞在安装时应留有端隙、侧隙、背隙三处间隙(图3-21)，以防止胀死于槽内，卡死于缸内，以保证其密封性能。
端隙又称为开口间隙，是活塞环装入汽缸后开口处的间隙。多在0.25mm～0.50mm之间，此数值随缸径增大而增大，柴油机略大于汽油机，第一道气环略大于第二、三道环。如捷达发动机要求将活塞环垂直推入汽缸下端15mm处，气环端隙为0.20～0.40mm，油环端隙为0.20～0.40mm，磨损极限为0.8mm。
如图所示，为了减小气体的泄漏，装环时，各道环口应互相错开，如有三道活塞环，各环应沿圆周成120°夹角互相错开；如有四道活塞环，第一、二道互错180°，第二、三道互错90°，第三、四道互错180°，从而获得较长的迷宫式漏气路线，增加漏气阻力，减小漏气量。
如图所示，侧隙是指在活塞轴线方向上，活塞环与环槽之间的间隙。第一道环因工作温度高，一般为0.04 mm～0.10mm，其它气环一般为0.03mm～0.07mm。油环的侧隙较小，一般为0.025mm～0.07mm。如捷达发动机要求气环侧隙为0.05～0.09mm，磨损极限为0.2mm，油环测隙为0.03～0.06mm， 磨损极限为0.15mm。
如图所示，背隙是指活塞、活塞环安装到汽缸后，活塞环与环槽之间的间隙。一般为0.50mm～1mm，油环的背隙较气环大，目的是增大存油间隙，以利于减压泄油。为了测量方便，维修中以环的厚度与环槽的深度差来表示背隙，此值比实际背隙要小。
如图所示，由于侧隙和背隙的存在，在发动机工作时，当活塞带着活塞环下行，如进气行程时，活塞环抵靠在环槽的上方，活塞环从缸壁上刮下来的润滑油充入环槽下方；当活塞又带动活塞环上行，如压缩行程时，活塞环又抵靠在环槽的下方，在活塞环抵靠在环槽的下方的同时将活塞环下方的机油挤出，挤出的机油一些流回到油底壳，另外一些挤压到环槽的上方。活塞环在工作时，不时的抵靠在活塞环槽的上方和下方，如此反复运动，就将润滑油泵到燃烧室，进入燃烧室的机油随混合气一起着火燃烧，从而消耗了机油。
活塞环的泵油作用，一方面对润滑困难的汽缸壁是有利的，但另一方面随发动机转速的日益提高，泵油作用加剧，不仅增加了润滑油的消耗，而且可能使火花塞因沾油而不能产生电火花，并使燃烧室内积炭增多，甚至在环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封性。另外还加剧了汽缸等件的磨损。
为此，多在结构上采取如下措施：即尽量减小环的质量，气环采取特殊断面形状，油环下设减压腔，气环下面的油环加衬簧或用组合式油环等方法。
油环的作用是活塞上行时，使飞溅在汽缸壁上的润滑油均匀分布，有利于活塞、活塞环和汽缸壁的润滑；活塞下行时，刮除汽缸壁上多余的润滑油，防止润滑油窜入燃烧室燃烧。如图3-26所示，油环按结构形式不同分为普通油环和组合式油环两种。
普通油环的结构如图3-26-a所示，一般是用合金铸铁制造的。其外圆面的中间切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或狭缝。
组合式油环（图3-26-b）由上、下两片刮片与中间衬簧组成，刮片用镀铬钢片制成，在自由状态下，安装到衬簧的刮片外径比汽缸直径略大一些，两刮片之间的距离也比环槽宽度略大，当组合油环及活塞安装到汽缸后，衬簧在轴向和径向都受到压缩，在衬簧弹力的作用下，可使刮片紧紧压向汽缸壁，提高了刮油效果，同时两刮片也紧紧得抵靠在环槽上，组合式油环没有侧隙，这样就减少了活塞环的泵油作用。这种油环的接触压力高，对汽缸壁面适应性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明显。因此，组合油环在高速发动机上得到较广泛的应用。一般活塞上装有1～2道油环。采用两道油环时，下面一道多安置在活塞裙部的下端。TVT体育
