11.活塞环（课件）-高二《汽车发动机构造与维修》同步教学（北理工版）

《汽车发动机构造与维修》 机体组的构造与维修 活塞环 活塞与气缸有两类密封问题：窜气和窜油。 窜气是指燃烧气体通过活塞与气缸的间隙泄漏至曲轴箱，这将导致功率损失；窜油指润滑油上行至燃烧室，造成烧机油，影响发动机性能；因此必须通过活塞环来密封。 1）活塞环的作用 活塞环按作用不同分为气环和油环两种，两者配合使用。气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的气体漏入曲轴箱，同时将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁（活塞环槽部不和气缸壁直接接触），再由冷却水或空气带走。另外，还起到刮油、布油的辅助作用。 图2-14　活塞环作用 油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上涂覆一层均匀的油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧，又可减小活塞、活塞环与气缸壁的磨损和摩擦阻力。此外，油环也起到封气的辅助作用，如图2-14所示。 2）活塞环的工作条件 活塞环是在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作的。它的运动情况很复杂，一方面与气缸壁间有相对高速的滑动摩擦，以及因为环的胀缩而产生环与环槽侧面相对的摩擦；另一方面，因为环对环槽侧面的上下撞击，高温使环的弹力下降，润滑变坏，尤以第一道环工作条件最为恶劣，是发动机所有零件中工作寿命最短的。所以制造活塞环的材料除具有良好的耐磨性、导热性、耐热性外，还需高强度、高冲击韧性和足够的弹性。 3）活塞环的间隙 发动机工作时，活塞、活塞环都会发生膨胀，并且活塞环随着活塞在气缸内作往复运动时，有径向胀缩变形现象。为防止环卡死在缸内或者胀死在环槽中，安装时，活塞环应留有端隙、侧隙和背隙，如图2-15所示。 图2-15　活塞环的间隙 端隙△1也称为开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙，一般为0.25～0.50mm。 侧隙△2又称边隙，是活塞环装入气缸后，其侧面与活塞环槽之间的间隙，第一道环因工作温度高，取值为0.04～0.10mm；其他气环一般为0.03～0.07mm。普通油环的侧隙较小，一般为0.025～0.07mm。 背隙△3是活塞及活塞环装入气缸后，活塞环内圆柱面与活塞环槽底部间的间隙，一般为0.5~1mm，普通油环的背隙比较大，以增大存油间隙，利于减压卸油。为了便于测量，维修中以环的厚度与环槽的深度差来表示背隙，此值比实际背隙要小。 4）气环 气环为一带有切口的弹性片状圆环，如图2-35(a)所示。在自由状态下，气环的外径略大于气缸的直径。当环装入气缸后，产生弹力使环紧压在气缸壁上，其切口处具有一定的端隙。汽油机气环一般为2道，柴油机气环一般为3道。随着发动机转速的不断提高，活塞环的数量在不断减少。 气环开口形状气环开口形状如下表所示。 ①气环的断面形状 气环常按断面形状来命名，常见的有矩形环、锥形环、内切口扭曲环、外切口扭曲环、梯形环和桶形环等。气环的断面形状多种多样，根据发动机的结构特点和强化程度，选择不同断面形状的气环组合，可以得到最好的密封效果和使用性能。 ②矩形气环的泵油作用及危害 由于活塞环侧隙和背隙的存在，发动机工作时，活塞环便产生了泵油作用。具体地说，当活塞带着活塞环下行时，在惯性力和摩擦阻力的作用下，活塞环紧贴于环槽的上端面上，于是从缸壁上刮下来的机油便充满侧隙和背隙处，如图2-16(a)所示；当活塞带动活塞环上行时，活塞环又紧贴在环槽的下端面上，将机油挤到环槽的上方，如图2-16(b)所示。如此反复进行，似油泵将机油不断压入燃烧室，这种现象称为泵油作用。 (a)活塞下行 (b)活塞上行 图2-16　矩形环的泵油作用 气环的泵油作用对润滑困难的气缸上部是有利的，但应进行有效控制。如果机油窜入气缸燃烧，一方面使机油消耗增加；另一方面使火花塞沾油而不能产生电火花，并使燃烧室内积炭增多，造成活塞环卡死在环槽内失去弹性，破坏密封，甚至折断或划伤缸壁。消除或减小泵油作用的措施：除在气环下面安装刮油环外，广泛采用非矩形断面气环，如扭曲环。 5）油环 油环按结构分为整体式和组合式2种。图2-37（a）整体式油环其外圆柱面的中部切有一道凹槽，凹槽底部开有若干个回油用的小孔或窄槽，有的在其背面加装弹性衬垫，既可保证对气缸壁的弹力，又可有较好的柔性，延长其使用寿命。图2-17（b）组合式油环由上、下刮片和衬簧组成。 (a)整体式油环 (b)组合式油环 图2-17 油环 油环的刮油作用如图2-18所示。无论活塞上行还是下行，油环都能将气缸壁上多余的机油刮下来经活塞上的回油孔流回油底壳。 (a)活塞下行 (b)活塞上行 图2-18 油