汽车发动机活塞环知识大全

汽车发动机活塞环知识大全
发动机的活塞是发动机中的主要配件之一，它与活塞环、活塞销等零件组成活塞组，与气缸盖等共同组成燃烧室，承受燃气作用力并通过活塞销和连杆把动力传给曲轴，以完成内燃发动机的工作过程。

活塞环(Piston Ring)是用于崁入活塞槽沟内部的金属环，活塞环分为两种：压缩环和机油环。

压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。

活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。

往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。

活塞运动细节图▼
四冲程发动机工作动图
活塞结构
一般活塞都是圆柱形体，根据不同发动机的工作条件和要求，活塞本身的构造有各种各样，一般将活塞分为顶部、头部和裙部三个部分。

活塞结构图
活塞顶部
是组成燃烧室的主要部分，其形状与所选用的燃烧室形式有关。

汽油机多采用平顶活塞，其优点是吸热面积小。

柴油机活塞顶部常常有各种各样的凹坑，其具体形状、位置和大小都必须与柴油机的混合气形成与燃烧的要求相适应。

活塞头部
是指活塞顶端和环槽部分，由活塞顶至最下面一道活塞环槽之间的部分称为活塞头部其作用是承受气体压力，防止漏气.将热量通过活塞环传给汽缸壁。

活塞头部切有若干环槽，用以安置活塞环。

汽油机活塞顶多采用平顶或凹顶，以便使燃烧室结构紧凑。

活塞裙部
是指活塞环槽以下的所有部分称为活塞裙，它的作用是尽量保持活塞在往复运动中垂直的姿态，也就是活塞的导向部分。

FM活塞结构详解
内燃机活塞分类
1.按使用的燃料来分，可分为汽油机活塞、柴油机活塞、天燃气活塞。

2.按制造活塞的材料来分，可分为铸铁活塞、钢活塞、铝合金活塞及组合活塞。

3.按制造活塞毛坯的工艺来分，可分为重力铸造活塞、挤压铸造活塞、锻造活塞。

4.按活塞的工作状况来分，可分为非增压活塞和增压活塞两大类。

5.按活塞的用途来分，可分为轿车活塞、卡车活塞、摩托车活塞、船用活塞、坦克活塞、拖拉机活塞等。

1简介
应用范围
[1]活塞环广泛地用在各种动力机械上，如蒸汽机、柴油机、汽油机、压缩机、液压机等，广泛用于汽车，火车，轮船，游艇等。

一般活塞环安装在活塞的环槽里，它和活塞、缸套、缸盖等元件组成腔室做功。

意义
活塞环是燃油发动机内部的核心部件，它和汽缸，活塞，汽缸壁等一起完成燃油气体的密封。

常用汽车发动机有柴油和汽油发动机两种，由于其燃油性能不同，其使用的活塞环也不尽相同，早期的活塞环靠铸造形成，但随着技术的进步，钢制的高功率活塞环诞生，且随着对发动机功能，环境要求的不断提高，各种先进的表面处理应用其中，如溶射，电镀，镀铬，气体氮化，物理沉积，表面涂层，锌锰系磷化处理等，使活塞环的功能大大提高。

功能
活塞环作用包括密封、调节机油（控油）、导热（传热）、导向（支承）四个作用。

密封：指密封燃气，不让燃烧室的气体漏到曲轴箱，把气体的泄漏量控制在最低限度，提高热效率。

漏气不仅会使发动机的动力下降，而且会使机油变质，这是气环的主要任务；调节机油（控油）：把气缸壁上多余的润滑油刮下，同时又使缸壁上布有薄薄的油膜，保证气缸和活塞及环的正常润滑，这是油环的主要任务。

在现代高速发动机上，特别重视活塞环控制油膜的作用；导热：通过活塞环将活塞的热量传导给缸套，即起冷却作用。

据可靠资料认为，活塞顶所受的的热量中有70～80%是通过活塞环传给缸壁而散掉的；支承：活塞环将活塞保持在气缸中，防止活塞与气缸壁直接接触，保证活塞平顺运动，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。

一般汽油发动机的活塞采用两道气环，一道油环，而柴油发动机通常采用两道油环，一道气环。

2特性
作用力
作用在活塞环的力有气体压力、环自身弹力、环往复运动的惯性力、环与气缸及环槽的摩擦力等,如图所示。

由于这些力的作用，环将产生轴向运动、径向运动、回转运动等基本运动。

此
外，活塞环由于它的运动特点，伴随着不规则运动，不可避免地出现轴向不规则运动引起的浮悬和轴向振动、径向不规则运动和振动、扭曲运动等。

这些不规则运动常常妨碍活塞环发挥作用。

设计活塞环时，要充分发挥有利运动，控制不利的一面。

导热性
将燃烧产生的高热，通过活塞环传递给气缸壁，所以能起到冷却活塞的作用。

通过活塞环向气缸壁散出的热量，一般可达到活塞顶部承受热量的30～40%
气密性
活塞环的第一个作用是保持活塞与气缸壁之间的密封，控制漏气到最低限度。

这种作用主要由气环来承担，即发动机在任何运转条件下，其压缩空气和燃气的泄漏均要控制到最少，以提高热效率；防止因漏气而引起气缸与活塞或气缸与环之间咬死；防止润滑油的劣化而引起的故障等。

控油性
活塞环的第二个作用是适当地刮落附着于气缸壁上的滑油，并保持正
常的油耗量。

当供给的滑油过多时将被吸至燃烧室，使油耗量增大，而且由于燃烧产生的积炭，对发动机性能影响极坏。

支撑性
因活塞略小于气缸内径，如无活塞环，则活塞在气缸内不稳定，就不可能运动自如。

同时，环还要防止活塞直接与气缸接触，起到支撑作用。

因此，活塞环在气缸内上下运动，其滑动面全靠环来承担。

3分类
按结构分
A,整体结构：通过铸造或整体成型的工艺。

B．组合环：在一个环槽中装配两个或两个以上零件组成
的活塞环。

C．开槽油环：侧面平行，具有两个接触环岸，并有回油
孔的油环。

D．开槽螺旋撑簧油环：在开槽油环内加置螺
旋撑簧的油环。

撑簧能提高径向比压，其对环体内表面的
作用力均等。

常见于柴油机环。

E．钢带组合油环：由衬
环和两片刮环组合而成的油环。

衬环的设计随生产厂而
异，常见于汽油机环。

断面形状
桶面环、锥面环、内倒角扭曲环、楔形环和梯形环、鼻形环、外台肩扭曲环、内倒角扭曲环、钢带组合油环、异向倒角油环、同向倒角油环、铸铁螺旋撑簧油环、钢质油环等。

按材料分
铸铁、钢质。

表面处理
氮化环：氮化层硬度达950HV以上，脆性1级，具有良好的耐磨性和耐蚀性。

镀铬环：镀铬层结晶细致紧密光滑，硬度达到850HV以上，耐磨性能非常好，纵横交错的微裂纹网络，利于储存润滑油。

磷化环：通过化学处理的方法，使活塞环表面产生一层磷化膜，对产品起到防锈作用的同时，也可提高环的初期磨合性。

氧化环：在高温和强氧化剂的条件下，钢铁材料表面生成一层氧化膜，具有耐腐蚀性，减磨润滑及良好的外观。

还有PVD等。

按作用来
活塞环包括气环和油环两种。

气环的作用是保证活塞与气缸间的密封.
防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带走。

油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上涂一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧，又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损、减轻摩擦阻力。

4用法
好坏鉴别
标记规定
注意事项
材料功能
5活塞连杆组装配
柴油发电机活塞连杆组装配的几大要点如下：
安装活塞环时应注意：
1)活塞环平装入气缸套内，接口处要有一定的开口间隙。

2)活塞环应装在活塞上，在环槽中，沿高度方向要有一定的边间隙。

3)镀铬环应装在第一道，开口不要对着活塞顶部的涡流凹坑方向。

4)各活塞环开口在互相错开120℃，均不准对着活塞销孔。

5)锥形断面活塞环，安装时锥面应向上。

6)一般扭转环安装时，倒角或切槽应向上;锥面反扭转环安装时，仍保持锥面向上。

7)安装组合环时，应先装轴向衬环，再装扁平环和波形环。

波形环上、下各装一片扁平环，各环开口应相互错开。

活塞环折断是活塞环常见的损坏形式之一。

一般多是第一、二通活塞环容易发生折断，断裂部位多在搭口附近。

活塞环可折断成几段，也可能呈粉碎状，甚至失踪。

活塞环折断会使气缸磨损加剧。

活塞环折断的常见原因
活塞环折断的原因很多，除材料缺陷、加工质量低外，主要是使用中维护管理不良和装配质量差所致。

一、搭口间隙过小
搭口间隙小于装配间隙时，运转中活塞环受热温度升高，使搭口处金属膨胀无充分的余地，搭口两端对顶产生弯曲，在搭口附近折断。

二、环槽积炭
燃烧不良、缸壁过热使润滑油氧化或烧损均会使气缸中积炭严重。

当积炭严重时，环活动受阻，环与缸壁强力作用，刮下的滑油和金属屑
混合，并在漏泄燃气作用下在环槽下端面上形成局部的坚硬积炭。

活塞环下面有局部的坚硬积炭，上面受到周期性燃气压力作用，使活塞环产生弯曲疲劳折断。

三、气缸套磨台
活塞组件与气缸套长期相对运动使气缸套磨损后在缸套上部出现磨台。

当活塞上行至上止点时，第一道活塞环碰撞磨台受到冲击而折断。

四，环槽过度磨损
环槽下端面过度磨损后呈倾斜状(喇叭状)。

当活塞在上止点附近时，燃气压力作用使环紧贴于倾斜的环槽下端面上，活塞环产生扭曲变形，活塞环槽过度磨损而疲劳折断。

五，活塞环挂住气口
二冲程柴油机经常会发生活塞环挂住扫、排气口使环折断的损坏。

由于活塞环开口部位张力最大，受热变形大，而气缸套上气口之间的筋受热容易变形，当活塞运动时环与气口相遇，只要环开口处稍微接住气口就会使环折断。

六，活塞环径向胀缩疲劳
当活塞环弹力不足或缸套过度磨损时，活塞环与气缸壁不能紧贴，即不能保持气密，以致高压燃气漏泄将环压入环槽。

当活塞下行时气缸
内燃气压力降低，活塞环又从环槽内弹出，活塞环不断地径向胀缩以致疲劳折断。

七、活塞环过度磨损使环的强度不能满足要求而断环
目前的活塞环材料多为灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁等脆性材料，且在铸造过程中内部组织可能出现气孔、裂纹或成分的偏析使局部强度下降或裂纹处产生应力集中，工作中造成冲击断裂或疲劳断裂。

八、缸套的严重磨损
在上、下死点位置产生阶梯状磨损引起凸肩，在连杆大端产生较大磨损或连杆大小端轴承修理后使原来死点位置发生变化时，在惯性力作用下造成撞击断环。

九、滑油和燃油的配合问题
从燃油的性质上来分析，有的燃油所含的硫分较高，如雷氏1000s燃油。

因此当燃料燃烧时所产生的SO2和SO3也就比较多。

而SO2和SO3在高温下呈气态，直接与金属作用会引起气体腐蚀。

并促使积碳和胶质沉积物坚硬化，增加了缸套、活塞环的磨损。

按要求，当柴油机使用高硫分的燃油时，应使用强的或高碱性专用滑油。

如果主机在运行中没有使用与燃油相配套的气缸油或者用机油来代替气缸油。

这样，滑油中和燃烧而生成的酸能力下降，造成酸性物质对活塞、活塞
环的腐蚀更加严重，导致经常发生活塞环断裂现象。

活塞环折断的应急处理方法
活塞环的折断主要发生在经常暴露于高温高压下的上部活塞环，特别是在气缸表面磨损的场合。

如果环在运行中折断，则环的断口会将气缸内表面刮破而发出响声；或者因燃气漏泄使气缸下部过热,进而漏入曲柄箱中，产生大量油雾。

另一方面,活塞环断裂后，由于压缩压力也降低，使燃烧不良，排气冒黑烟。

如果发生活塞环突然折断现象，应立即停车，吊缸更换活塞环，以保证气缸的密封性。

若当时情况不允许停车吊缸或无备件，则应降低转速，降低该缸的喷油量或停油，并保证故障缸的良好润滑，适当增大供油提前角，启动时换成轻油，密切注意环缸有无异常声音，使柴油机安全运行到达港口进行修理。

如果活塞环连续折断，应将环嵌进环槽，一面上下轻轻振动，一面转动，检查环和环槽的间隙。

对那些磨损严重的环槽进行光车，换用较厚的环，或者更新活塞。