摘要：活塞環(huán)是具有彈性的金屬開口圓環(huán)，按其功用不同可分為氣環(huán)和油環(huán)種。安裝在活塞頭部上端的是2～4道氣環(huán)，下端的是1～2道油環(huán)。氣環(huán)的作用是保證柴油發(fā)電機氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并且要把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，由冷卻水帶走；油環(huán)起布油和刮油的作用，下行時刮除氣缸壁上多余的機油，上行時在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止機油竄入氣缸中燃燒掉，又可以減少活塞與氣缸壁的摩擦阻力。此外，油環(huán)還能起到輔助封氣的作用。

一、活塞環(huán)作用

      活塞環(huán)所處位置和參數(shù)示例如圖1、圖2所示?；钊h(huán)的主要作用有以下幾個方面：

1、密封作用

      活塞環(huán)安裝在活塞上，與氣缸壁之間形成一定的密封間隙。當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)上下運動時，活塞環(huán)能夠有效地密封活塞與氣缸之間的間隙，防止燃燒室內(nèi)的燃氣和潤滑油進入活塞與氣缸之間，從而保證燃燒室的密封性能，提高發(fā)動機的工作效率。

2、導(dǎo)向作用

      活塞環(huán)能夠起到引導(dǎo)作用，使活塞在氣缸內(nèi)的上下運動更加穩(wěn)定。它們與氣缸壁的摩擦力可以確保活塞在氣缸內(nèi)的軌跡準確無誤，避免活塞偏離軌道，從而保證發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)。

3、冷卻作用

      活塞環(huán)能夠幫助將活塞上的熱量傳遞給氣缸壁，從而實現(xiàn)散熱?；钊诠ぷ鬟^程中會受到高溫燃氣的沖擊，如果沒有活塞環(huán)的輔助散熱作用，活塞可能會過熱變形，甚至導(dǎo)致發(fā)動機故障。

4、減震作用

      活塞環(huán)能夠減少活塞與氣缸之間的沖擊和振動，使發(fā)動機運行更加平穩(wěn)?；钊谶\動過程中會產(chǎn)生慣性力和壓縮力，活塞環(huán)的存在可以減少這些力對氣缸的沖擊，降低發(fā)動機的振動和噪音。

二、氣環(huán)結(jié)構(gòu)和形狀

      氣環(huán)的功用是保證活塞與氣缸壁之間的密封，防止活塞上部的高壓氣體漏入曲軸箱。當(dāng)密封不良時，壓縮沖程中的氣體漏出較多，使壓縮終了的壓力降低，對于柴油機會造成啟動困難。高溫燃氣漏入曲軸箱還會使活塞溫度升高，機油因受熱而氧化變質(zhì)。除密封作用外，氣環(huán)還起傳熱作用?；钊敳克盏臒崃?，大部分要通過氣環(huán)傳給氣缸壁（因活塞頭部并不接觸氣缸壁），再由外部的冷卻介質(zhì)帶走。

      氣環(huán)，特別是第一道氣環(huán)，除了隨活塞沿氣缸壁做高速往復(fù)直線運動外，還受到高溫和高壓燃氣的壓力以及潤滑條件差等因素的影響，從而使氣環(huán)的力學(xué)性能降低，彈性下降，而且會引起潤滑油的炭化，甚至可能造成拉缸和漏氣。因此要求氣環(huán)應(yīng)有足夠的彈力，才能使環(huán)的四周緊貼在氣缸壁上，這時高壓燃氣就不可能通過氣環(huán)與氣缸壁之間的接觸面漏出。而作用在環(huán)上端面的燃氣，使環(huán)緊壓在活塞環(huán)槽中，使下端面與環(huán)槽緊貼。進入環(huán)的內(nèi)側(cè)面與環(huán)槽之間的燃氣，其壓力向外，使環(huán)更加貼緊氣缸壁。因此利用氣環(huán)本身的彈力和燃氣的壓力，即可阻止高壓燃氣的泄漏。

（1）第一密封面：

      如圖2所示，活塞環(huán)在自由狀態(tài)下，其外圓直徑略大于汽缸內(nèi)徑，裝入汽缸后，產(chǎn)生一定彈力F，與缸壁壓緊，形成密封面。

（2）第二封面：

      活塞環(huán)與環(huán)槽側(cè)面密封的壓緊力是氣體壓力、慣性力和摩擦力代數(shù)和，在做功與壓縮行程時，氣體壓力使活塞環(huán)被壓緊在環(huán)槽下側(cè)面形成第二封面。

      活塞環(huán)通常采用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵制成。為了提高第一道氣環(huán)的工作性能，提高其耐磨性，常在第一道氣環(huán)的表面鍍上多孔性鉻層或鉬層。近年來，第一道氣環(huán)也有用球墨鑄鐵或鋼制成的。在自由狀態(tài)下，環(huán)的外徑略大于氣缸直徑，裝入氣缸后，活塞環(huán)產(chǎn)生彈力壓緊在氣缸壁上，開口處應(yīng)保留一定的間隙（稱為端隙或開口間隙，柴油機活塞環(huán)的開口間隙通常為0.4～0.8mm），以防止活塞環(huán)受熱膨脹時卡死在氣缸中。活塞環(huán)裝入環(huán)槽后，在高度方向也應(yīng)有一定的間隙（稱為側(cè)隙，柴油機活塞環(huán)的側(cè)隙通常為0.08～0.16mm）。當(dāng)活塞環(huán)安裝在活塞上時，應(yīng)按規(guī)定將各環(huán)的開口處互相錯開120°～180°，并且活塞環(huán)開口應(yīng)與活塞銷座孔錯開45°以上，以防活塞環(huán)裝入氣缸后產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。

      為了改善活塞環(huán)的工作條件，使活塞環(huán)與氣缸更好地磨合，有些活塞環(huán)采用了不同的斷面，在安裝時要特別注意。

      氣環(huán)的基本斷面形狀是矩形［圖4（a）］。矩形環(huán)易于制造，應(yīng)用廣泛，但其磨合性比較差，不能滿足發(fā)動機日益強化的要求。這種普通的壓縮環(huán)可隨意安裝在氣環(huán)槽內(nèi)。

      有的發(fā)動機采用錐面環(huán)結(jié)構(gòu)［圖4（b）（c）］。這種環(huán)的工作表面制成0.5°～1.5°的錐角，使環(huán)的工作表面與缸壁的接觸面減小，可以較快地磨合。錐角還兼有刮油的作用。但錐面環(huán)的磨損較快，影響使用壽命。安裝時有棱角的一面朝下。

       有些柴油發(fā)動機采用扭曲環(huán)［圖4（d）（e）］。扭曲環(huán)的內(nèi)圓上邊緣或外圓下邊緣切去一部分，形成臺階形斷面。這種斷面內(nèi)外不對稱，環(huán)裝入氣缸受到壓縮后，在不對稱內(nèi)力的作用下，產(chǎn)生明顯的斷面傾斜，使環(huán)的外表面形成上小下大的錐面。這就減小了環(huán)與缸壁的接觸面積，使環(huán)易于磨合，并具有向下刮油的作用。而且環(huán)的上下端面與環(huán)槽的上下端面在相應(yīng)的地方接觸，既增加密封性，又可防止活塞環(huán)在槽內(nèi)上下竄動而造成泵油和磨損。這種環(huán)目前使用較廣泛。安裝扭曲環(huán)時，必須注意其上下方向，不能裝反，內(nèi)切口要朝上，外切口要朝下。

      在一些熱負荷較大的柴油機上，為了提高氣環(huán)的抗結(jié)焦能力，常采用梯形環(huán)［圖3（f）］。這種環(huán)的端面與環(huán)槽的配合間隙隨活塞在側(cè)向力作用下做橫向擺動而改變，能將環(huán)槽中的積炭擠碎，防止活塞環(huán)結(jié)膠卡住。這種環(huán)同普通氣環(huán)一樣可隨意安裝。

      還有一種形式的氣環(huán)-桶面環(huán)［圖4（g）］，它的工作表面呈凸圓弧形，其上下方向均與氣缸壁呈楔形，易于磨合，潤滑性能好，密封性強。這種環(huán)已普遍用于強化柴油機上。這種環(huán)同普通的壓縮環(huán)一樣，可隨意安裝在氣環(huán)槽內(nèi)。

三、油環(huán)的作用和類型

      油環(huán)的功用是將氣缸表面多余的潤滑油刮下，不讓它竄入燃燒室，同時使氣缸壁上潤滑油均勻分布，改善活塞組的潤滑條件。油環(huán)位于氣環(huán)的下面，其工作溫度和燃氣壓力相對較低，而油環(huán)為了有效地刮油，又要求有較高的壓力壓向氣缸壁。因此，油環(huán)一方面本身的彈力較大，同時又盡可能地減小環(huán)與氣缸壁的接觸面，以增強單位面積的接觸壓力。

      油環(huán)分為整體式油環(huán)和組合式油環(huán)兩種，如圖5所示。