活塞环的种类区分和作用及工作原理（图解）

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活塞环主要分为气环和油环。 活塞环的作用 活塞环的作用是保证气缸与活塞之间的密封性，防止漏气，并将活塞顶部吸收的大部分热量传递给气缸壁，这些热量会被冷却水带走；油环起到配油和刮油的作用，下行时刮掉缸壁上多余的油，上行时在缸壁上铺开均匀的油膜。这样既可以防止机油逸出气缸烧坏，又可以减少活塞与气缸壁之间的摩擦阻力。此外，油环还可以起到气体密封的辅助作用。 活塞环的工作条件和性能要求 工作时，活塞环受气缸内高温高压气体的影响，温度较高(尤其是第一环，温度可达600K)。活塞环在气缸内高速运动，部分油在高温下变质，使活塞环的润滑条件变差，难以保证液体润滑，磨损严重。因此，要求活塞环具有良好的弹性、高强度和耐磨性。 活塞环间隙 当活塞环在发动机运转过程中与高温气体接触时会热膨胀，周期性的往复运动会使其径向膨胀和收缩。因此，为了保证正常工作，活塞环在气缸中应有如下间隙。 D—活塞环的内径；b-活塞环宽度 端面间隙又称开口间隙，是指活塞环在冷态下装入气缸后，在上止点时，环两端之间的间隙。一般为0.25 ~ 0.50毫米. 侧隙又称侧隙，是指活塞环装入活塞后，活塞环侧与活塞环槽之间的间隙。由于工作温度较高，第一环间隙较大，一般为0.04 ~ 0.10mm；其他环一般为0.03 ~ 0.07毫米.油环的侧隙小于气环的侧隙。 背隙是指活塞环装入气缸后，活塞环内圆柱面与活塞环槽底部之间的间隙，一般为0.50 ~ 1.00 mm，油环的背隙大于气环，有利于增加储油间隙，便于减压排油。 活塞环的油泵功能 因为有侧隙和背隙，发动机工作时，活塞环会泵油。原因是活塞下行时，活塞环靠在环槽上部，活塞环从缸壁刮下的油充满环槽下部；活塞上行时，活塞环靠在环槽下部，同时，油被挤到环槽上方。这种重复运动将把气缸壁上的机油泵压入燃烧室。由于活塞环的抽油作用，机油会窜入燃烧室，导致燃烧室积碳形成，增加机油消耗。此外，环槽(尤其是第一气环槽)中可能会形成积碳，从而导致环被卡住，失去密封效果，甚至损坏活塞环。 气体环 气环的密封机制 活塞环有一个缺口，在自由状态下不是圆形的。它的外部尺寸大于圆柱体的内径。所以当它和活塞一起装入气缸时，产生弹力，紧贴气缸壁。 在气体压力的作用下，活塞环被压在环槽的下端面上，因此气体绕过环的背面而膨胀，其压力下降。同时，气体压力对活塞环背面的作用力使活塞环与气缸壁贴得更紧。当减压后的气体从第一气环的切口泄漏到第二气环的上平面时，气环被压靠在第二环槽的下端面上，从而气体围绕环的背面流动，再次膨胀，并且其压力进一步降低。 这样下去，从最后一个气环漏出的气体的压力和流量都已经大大降低了，所以漏出的气体量会很少。因此，由几个交错排列的气环组成的“迷宫式”气体密封装置 直角切口工艺性好；阶梯式切口密封性能好，但工艺性差。斜切，斜角一般为30或45，其密封功能和工艺性介于前两者之间，但其锐角在插入活塞时容易折断；图(d)显示了二冲程发动机活塞环中带有防转销凹槽的凹口。压配合在活塞环槽中的销用于防止活塞环在工作过程中围绕活塞中心线旋转。 气环的截面形状 气体的横截面形状 矩形环的优点是结构简单，制造方便，散热好，废品率低；主要缺点是有抽油功能，容易造成油耗过大，可能在燃烧室形成积碳。另外，矩形环刮油、磨合、密封差，现代汽车基本不用。 锥形环的优点是与缸壁接触为线接触，密封和磨合性能好，刮油效果明显，易形成油膜改善润滑；缺点是传热性能差。锥体主要用于除第一环以外的其他环。 扭环是现代汽车发动机广泛使用的一种活塞环，主要是因为它不仅具有锥形环的优点，还可以减少抽油，减少磨损，提高散热。安装扭环时要特别注意：内圆槽口朝上，外圆槽口朝下，不能装反。 梯形环的主要优点是可以挤出沉积在环槽内的积炭，从而防止活塞环粘结断裂。同时，其密封性能优越，使用寿命长。主要缺点是上下端面的精磨工艺复杂。梯形环广泛应用于热负荷大的柴油机。 筒环的优点是在活塞的上下行程中能形成楔形油膜，改善润滑，对活塞在缸内摆动的适应性好，接触面积小，有利于密封；缺点是凸弧面加工困难，多用于强化柴油机第一环。 油环 油环分为普通油环和组合油环。 普通油环由合金铸铁制成。在外圆面的中间开有凹槽，在凹槽的底部加工有许多贯通的排油孔或狭缝。一般油环上唇外缘有倒角，可以使油环向上移动形成油楔。机油可以将油环推离气缸壁，使其容易进入油环的凹槽。下唇下端面外缘没有倒角，向下刮削能力强。机头油环和双机头油环刮油能力更强，但加工难度大。 油环及其刮油功能 油环截面形状 对于由三个刮油叶片和两个弹性衬环组成的组合油环，轴向衬环夹在第二个和第三个刮油叶片之间，径向衬环将三个刮油叶片压紧在气缸壁上。这种油环具有片环薄、筒壁比压(单位面积压力)高的优点，因此刮油效果强； 三个刮油刀是独立的，所以对气缸有很好的适应性。重量轻；回油通道很大。因此，组合式油环广泛应用于高速发动机。 其缺点是制造成本高(板圈外表面必须镀铬，否则滑动性能不好)。