活塞环的作用是什么（汽车发动机的活塞上的活塞环的分类）

活塞环

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3-17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。

活塞环按用途不同分为气环和油环两种。

1.气环

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。

（1）气环的密封原理

1-活塞；2-活塞环；3-汽缸；

△_１-端隙；△_２-侧隙；△_３-背隙；Ｆ_１-自身弹力；Ｆ_２-气体背压力

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。

（2）气环的断面

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：

①矩形环

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。

②锥形环

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，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

③扭曲环

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。

④梯形环

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。

扭曲环工作示意图

a-扭曲原理；b-进气、排气行程；c-压缩、作功行程

⑤桶形环

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。