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发动机活塞环中的矩形环、扭曲环、梯形环等都表示什么意思?

 好日孑 2019-12-09

活塞环是汽车发动机曲柄连杆机构活塞连杆组中的一个零部件,它分气环和油环两种,一般每个气缸中有两道气环、一道油环,个别发动机有三道气环、一道油环。

迷宫式的漏气通道:由于有了第一密封面与第二密封面,活塞环漏气的惟一通道就是活塞环的开口端隙。但是由于侧隙、径向间隙和端隙都很小,并且各活塞环的开口在安装时相互错开,这样就形成了迷宫式漏气通道,气体在通道内的流动阻力很大。最后漏入曲轴箱内的气体一般仅为进气量的0.2%~1.0%。这样的密封率应该说是成功的,这也是往复活塞式发动机至今仍有巨大生命力的原因之一。

不过,由于活塞环三隙的存在,它的运动中不可避免的会产生“活塞环泵油作用”:当活塞在气缸中向下运动时,气缸壁上的机油就通过活塞环的侧隙下方进入背隙;当活塞在气缸中向上运动时,机油就从活塞环的背隙进入侧隙上方,然后被送入燃烧室参与燃烧。这个过程在发动机运行过程中反复不断的进行,机油就被逐渐的消耗掉了。这也是往复活塞式发动机固有的特性之一,任何品牌和型号的发动机都会消耗机油,只是程度不同而已。

1、矩形环:

矩形环断面为矩形。它的形状简单,加工方便,与气缸壁接触面积大,有利于活塞散热。但磨合性差,而且泵油作用较强,使机油消耗量增加,活塞顶及燃烧室积炭较严重。现在这种活塞环已经很少使用了。

2、锥面环:

锥面环的外圆面为锥角很小的锥面(锥角一般为30′~60′)。锥面环与气缸壁为线接触,磨合性好,增大了接触压力和对气缸壁形状的适应能力;不过随着磨合程度的增加,接触面逐渐变大,最后变成普通的矩形环。另外,锥面环在活塞下行时能起到向下刮油的作用,在活塞上行时有布油作用,可以形成楔形油膜改善润滑。不过锥面环传热性差,所以不用作第一道气环。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(TOP)。

3、扭曲环:

扭曲环是在矩形环的内圆或外圆边缘切去一部分,使断面呈不对称形状,这样的活塞环称为扭曲环。如果在环的内圆部分切槽或倒角的称内切环,在环的外圆部分切槽或倒角的称外切环。若将内圆面的上边缘或外圆面的下边缘切掉一部分,整个气环将扭曲成碟子形,则称这种环为正扭曲环;若将内圆面的下边缘切掉一部分,气环将扭曲成盖子形,则称其为反扭曲环。

扭曲环装入气缸后,由于断面不对称,产生不平衡力的作用,使活塞环发生扭曲变形。它具有锥形环的特点,在活塞上行时有布油作用,可以形成楔形油膜改善润滑;活塞下行时,则有刮油效果,避免机油烧掉;同时,由于扭曲环在环槽中上、下跳动的行程缩短,可以减轻'泵油'的副作用,并减小了冲击力,使磨损减轻;在作功行程环不再扭曲,两个密封面达到完全接触,利于散热。由于扭曲环优点较多,目前被广泛应用,在安装时必须注意断面形状和方向:内上切扭曲环装入第一道环槽,内切口朝上;外下切扭曲环装入第二、三道环槽,外切口朝下。千万不能不能装反了,否则发动机机油消耗量会急剧增加。

4、梯形环:

5、桶面环:

桶面环的外圆面为外凸圆弧形,环面与缸壁圆弧接触,有效的避免了棱角负荷,对气缸表面的适应性和对活塞偏摆的适应性均较好,密封性和磨合性都比较好。它在气缸内不论上行或下行均能形成楔形油膜,将环浮起,从而减轻环与气缸壁的磨损。它的主要缺点是凸圆弧表面加工较困难。

6、油环:

油环的作用是上行布油、下行刮油。它有槽孔式、槽孔撑簧式和钢带组合式3种类型,目前普遍使用后两种。相对而言钢带组合油环优点更多,刮油和布油作用更强,对气缸失圆和活塞变形的适应能力也更强,因此应用的越来越广泛。但是它一般需用优质钢制造,成本高。

最后再来说说活塞环的选配与安装。活塞环与活塞一样,分标准尺寸和加大尺寸的,在选用时环的尺寸级别应与活塞的尺寸级别一致。在选用活塞环后,还需要进行如下检查:

1、活塞环弹力的检查:

活塞环弹力是保证气缸密封性的重要条件之一,弹力过大或过小都不好,必须符合技术要求。一般使用活塞环弹力检测仪来检测,在实践中我们一般用手握的方式来粗略的判断,只要不是太松都可以使用。

2、活塞环三隙的检查:

把活塞环放入到气缸中,用活塞推平,然后用厚薄规检查端隙的大小,一般应该在0.2~0.5mm之间(不同车型标准不同,一道环与二道环也不同,详见维修手册);把活塞环安装在活塞上,用厚薄规检查侧隙,一般应该在0.05~0.10mm之间;背隙一般是用活塞环槽深度减去活塞环的断面宽度,一般在0.5~1.0mm之间。这三个间隙如果过大会影响密封作用,如果过小会由于热膨胀而使活塞环卡死在气缸中,严重时甚至会拉坏气缸。

3、活塞环与缸壁的漏光检查:

活塞环安装要正确、可靠,注意环的开口位置和方向。一般在安装活塞环时要使用专用工具,不建议手工安装;保证各道环的开口位置互相错开(一般互相错开180°)、均匀分布,同时要保证开口不对准活塞销孔位置。一般在活塞环的侧面都有向上的箭头或TOP标识,这个面一定要向上安装,如果装反会导致严重的烧机油故障。

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