14.活塞环（1）（课件）-高二《汽车发动机构造与维修》同步教学（北理工版）

活塞环（1） 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。 上一页 下一页 返回 （一）活塞环的作用 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，还起到刮油和布油的辅助作用。 上一页 下一页 返回 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41 所示。 上一页 下一页 返回 2. 工作条件 气环受到气缸燃气和高温活塞的加热，其温度较高（尤其是第一环），因而弹力和耐磨性均降低，故磨损加速，导致燃气大量泄漏和润滑油窜入气缸。气缸加工以后总是留有锥度和椭圆度，或者气缸在使用过程中发生了变形。因此，活塞环随同活塞在气缸中上下运动时，沿径向会产生一张一缩的运动，使环受到交变弯曲应力作用而容易折断（折断的部位多在切口的对面，因为该处的弯曲应力最大）；高压燃气对第一环的冲击作用最大，容易把环冲成碎块。 上一页 下一页 返回 3. 活塞环材料 气环一般由耐磨性很好的铸铁制成。因为该材料很脆，所以很容易折断，拆装时要特别注意。为了提高抗断裂性，某些高质量的气环外侧镀有铬层或钼层，如图42 所示。由于镀铬或镀钼层能够降低活塞环与缸壁的磨损，从而大大地延长了气环的使用寿命。某些发动机使用韧性铁作为气环的材料，这种材料强度较大，抗断裂性能好，但成本较高。普通油环一般用耐磨合金铸铁制造。奥迪 A6 轿车 ANQ 发动机采用组合式油环，其合金钢片采用表面镀铬工艺，以减小磨损，提高使用寿命，如图43 所示。 上一页 下一页 返回 4. 气环的切口 由于气缸中的燃气漏入曲轴箱的唯一通路是活塞环的切口，因此，它的形状和装入气缸后的间隙大小，对于漏入曲轴箱的燃气量是有一定程度的影响的。间隙过大，则漏气严重，因而内燃机的功率减小；间隙过小，则活塞环受热膨胀后就会卡死或折断。此间隙值一般为0.25～0.8 mm。第一道气环的温度最高，因而其切口间隙值最大；下面几道气环的温度越来越低，其切口间隙也小些。 上一页 下一页 返回 （二）活塞环的结构 由于气环和油环的作用不同，其结构形式也不一样。图44 所示为活塞环各部位的名称。 1. 气环 气环为一带有切口的弹性片状圆环，如图44（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，产生的弹力使环紧压在气缸壁上，其切口处具有一定的端隙。汽油机气环一般为两道，柴油机气环一般为三道。随着发动机转速的不断提高，活塞环的数量在不断减少。 上一页 下一页 返回 （1） 气环开口形状气环开口形状见表4。 （2） 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，如图45 所示。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。 上一页 下一页 返回 活塞环装入气缸之后，其断面中性层以外产生拉应力，断面中性层以内产生压应力。拉应力的合力 F 1 的方向指向活塞环中心，压应力的合力 F 2 的方向背离活塞环中心。由于扭曲环中性层内外断面不对称，使 F 1 与 F 2 不作用在同一平面内而形成力矩 M。在力矩 M 的作用下，使环的断面发生扭转。如图46 所示。 上一页 下一页 返回 2. 油环 油环按结构分为整体式和组合式两种。 （1） 整体式油环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。 （2） 组合式油环由上、下刮片和衬簧组成。ANQ 发动机活塞的油环由上、下两片相互独立的刮油钢片和一个弹性良好的钢丝衬簧组成，刮油钢片刮油作用很强，刮油效果好。 上一页 下一页 返回 图41 活塞环作用 返回 图42 镀有铬层或钼层的气环 返回 图43 表面镀铬的组合式油环 返回 图44 活塞环各部位的名称 返回 表4 气环开口形状 返回 图45 气环的断面形状 返回 图46 扭曲环工作原理 返回 谢谢 $