汽车发动机构造与维修》课件

6、活塞在工作时的保护措施
（1）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性； 在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性； 主要有铅、 石墨、磷保护层等。 主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。 在安装活塞销时，使活塞销偏置某一方向装， （2）在安装活塞销时，使活塞销偏置某一方向装，以减少换向 时的敲击声，且使裙部减小磨损； 时的敲击声，且使裙部减小磨损； 有的汽油机上， 有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面 向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1 2mm。 的，向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2mm。
4、结构
（1）活塞顶部 是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。 功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。
顶部：构成燃烧室， 顶部：构成燃烧室， 承受气体压力。 承受气体压力。 头部:安装活塞环， 头部:安装活塞环，制 作较厚。 作较厚。 裙部：导向，传力。 裙部：导向，传力。承 受侧压力销座孔 受侧压力销座孔 处制有加强筋。 处制有加强筋。
5）梯形环： 当活塞在侧压力作 用下左、右换向时， 环的侧隙和背隙将 不断变化，使胶状 油焦不断从环槽中 被挤出。梯形环用 于热负荷较大的柴 油机的第一道环。
气环断面形状： 气环断面形状：
形状 特点 示意图 矩形环 结构简单、制造方便、易于生产、应 结构简单、制造方便、易于生产、 用面广 扭曲环 锥面环 断面不对称，受力不平衡， 断面不对称，受力不平衡，使活塞环 扭曲 减少了环与气缸壁的接触面， 减少了环与气缸壁的接触面，提高了 表面接触压力，有利于磨合和密封。 表面接触压力，有利于磨合和密封。
一、活 塞
1、功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴 功用：承受气体压力， 旋转。 旋转。 工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达600 600～ 2、工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达600～ 700K，且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s 10m/s， 700K，且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s， 承受很大 的惯性力。活塞顶部承受最高可达3 5MPa（汽油机） 的惯性力。活塞顶部承受最高可达3～5MPa（汽油机）的压 使之变形，破坏配合联结。 力，使之变形，破坏配合联结。 材料： 铝合金： 导热性好； 3、材料： 铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁 刚度和强度应足够大，传力可靠。 A 刚度和强度应足够大，传力可靠。 活塞应 具备的 特点 导热性能好，耐高压、高温、 B 导热性能好，耐高压、高温、磨损 质量较小， C 质量较小，尽可能减少往复惯性力 D 耐热的活塞顶及弹性的活塞裙 E 活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数
（1）活塞顶部 ）
结构简单、 结构简单、制造容 受热面积小、 易、受热面积小、 应力分布较均匀， 应力分布较均匀， 多用在汽油上。
凸起呈球状、 凸起呈球状、顶部 强度高， 强度高，起导向作 用、有利于改善换 气过程。 气过程。
凹坑的形状、 凹坑的形状、位置必 须有利于可燃混合气 的燃烧；提高压缩比， 的燃烧；提高压缩比， 防止碰气门。 防止碰气门。
5、为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密 封和运动间隙，制造活塞是通常采取下列结构措施： 封和运动间隙，制造活塞是通常采取下列结构措施：
（1）预先做成阶梯形、锥形 预先做成阶梯形、 活塞沿高度方向的温度 很不均匀， 很不均匀，活塞的温度是上 部高、下部低， 部高、下部低，膨胀量也相 应是上部大、下部小。 应是上部大、下部小。为了 使工作时活塞上下直径趋于 相等，即为圆柱形， 相等，即为圆柱形，就必须 预先把活塞制成上小下大的 阶梯形、锥形。 阶梯形、锥形。
油环的刮油作用
小
活 塞 连 杆 组 活塞环 活塞销 连杆： 连杆： 作用及组成 气环 油环
结
活塞制成上小下大的锥形 活塞裙部呈椭圆形 铝合金） （铝合金） 活塞 防冷敲热拉措施 活塞裙部开槽 销座孔处铸入防胀钢片
1、活塞的功用是什么？ 、活塞的功用是什么？ 2、扭曲环的作用原理是什么？ 、扭曲环的作用原理是什么？ 3、为什么活塞裙部要做成椭圆形？ 、为什么活塞裙部要做成椭圆形？
汽车发动机构造与维修》 《汽车发动机构造与维修》课件
内蒙古煤炭技术学校
第二章 曲柄连杆机构的 构造与维修
第一节 曲柄连杆机构的构造与工作原理
活塞连杆组---活塞 活塞及 三、 活塞连杆组 活塞及活塞环
观看汽车发动机活塞连杆组的运动演示
活塞连杆组
气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓 连杆轴瓦 连杆盖
2） 锥形环 1）特点：与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮 油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。 2） 安装注意： 锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）；安装时，不能 装反，否则会引起机油上窜 锥形环传热性差，常装到第二、三道环槽上。
3） 扭曲环：将矩形环内圆上方或外圆下 方切成台阶或倒角而成。 扭曲原理：当活塞环装入气缸后，环 受到压缩产生弯曲变形，断面中性层以外产 生拉应力、中性层以外产生压应力，矩形环 由于中性层内外断面不对称，使F和F不在同 一平面内，从而形成力偶M，在力偶的作用 下，活塞环发生微量的扭曲变形。 e
偏置销座 1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图 示左侧）偏移1mm～2mm。 2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击
二
活塞环
是具有弹性的开口环，分为气环和油环。 是具有弹性的开口环，分为气环和油环。 气环 工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。 工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。 平均寿命： 平均寿命： 6万公里 材料：合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂有保护层） 材料：合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂有保护层）
（3）活塞裙部
位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用， 作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力 ， 防治破坏油膜。 防治破坏油膜。
裙 部
（3）活塞的变形及采取的相应措施 a、变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。
扭曲环的特点 具有锥形环的特点； 减小了泵油作用； 作功行程环不再扭曲，两个密封面达到完全接触，利于散热。 安装：内上切扭曲环装入第一道环槽，外下切扭曲环装入第二、 三道环槽。 安装：注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能 装反。
4） 桶形环：其特点为 a 环的外圆面为凸圆弧形； b 环面与缸壁圆弧接触，避免了棱角负荷； 环上下运动时，均能形成楔形油膜。
活塞环的间隙： 活塞环的间隙： ∆1为端隙
∆2为侧隙
∆3为背隙
活塞环的间隙 a 端隙∆1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后 开口处的间隙。一般为0.25mm～0.50mm； b 侧隙∆2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的 间隙。第一道0.04mm～0.10mm；其它气环 0.03mm～0.07mm。油环一般侧隙较小， 0.025mm～0.07mm； c 背隙∆3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环 槽底部的间隙。0.5mm～1mm；
气环的断面形状
气环的断面形状 a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环； e)梯形环；f)桶形环
1） 矩形环：结构简单，与缸壁接触面积大， 散热好，但易泵油。
活塞环的泵 油作用及危害 原因： a 存在侧隙和 背隙； b 环运动时 在环槽中靠上 靠下。
危害： （a）增加了润滑油的消耗； （b）火花塞沾油不跳火； （c）燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏； （d）环槽内形成积炭，挤压活塞环而失 去密封性； （e）加剧了气缸的磨损。
（2）预先做成椭圆形 椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。 椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这 样活塞工作时趋近正圆。 样活塞工作时趋近正圆。
（3）活塞裙部开槽 横向绝热槽 纵向膨胀槽 减少裙部受热 有的兼作油环回油孔 留有膨胀余地 活塞强度降低 绝热槽
膨胀槽
（4）为了减小铝合金 活塞裙部的热膨胀量， 活塞裙部的热膨胀量， 有些汽油机活塞在活塞 裙部或销座内嵌入钢片。 裙部或销座内嵌入钢片。 恒范钢片式活塞的 结构特点就是这样的， 结构特点就是这样的， 由于恒范钢为含镍 33%～36%的低碳铁镍合 33%～36%的低碳铁镍合 金，其膨胀系数仅为铝 合金的1/10 1/10， 合金的1/10，而销座通 过恒范钢片与裙部相连， 过恒范钢片与裙部相连， 牵制了裙部的热膨胀变 形量。 形量。
其特点为
• a 密封好：第一密封面，靠径向力，因衬簧 长大于刮片长而产生径向力。 • 第二密封面，靠轴向力，因衬簧和钢 片总厚度大于环槽高而产生轴向力。 • b 无侧隙，不窜油。 • c 刮油能力强：因钢片薄，对缸壁比压大。 • d 上下片可分别动作，适应性好。 • e 回油能力强。
油环的刮油作用
（1）气环
作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气， 作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活 塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁， 塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其 带走。 带走。
切口 气环
气环的密封原理： 气环的密封原理：
道气环的切口相互错开形成“ 将1～3道气环的切口相互错开形成“迷宫式”封气装置。 ～ 道气环的切口相互错开形成 迷宫式”封气装置。
加工困难， 梯形环 加工困难，精度要求高 桶面环 外圆为凸圆弧形
（2）油环
种 类 普通油环
油
组合式油环
示 意 图
环 环 油
1） 整体式 其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽。
2） 组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧组 成。
1-钢片；2-衬簧；3-径向衬簧；4-轴向衬簧；5-活塞
（2）活塞头部
位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。 位置：第一道离 顶部远些。 顶部远些。
作用： 安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 作用： 1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、