简析柴油发动机活塞环结构特点及安装方法

龙 骐

（江西机电职业技术学院，江西 南昌 330013）

0 引言

活塞环是装在活塞环槽中的具有开口的弹性环形零件，在自由状态下能在环槽中灵活转动。 按其功用不同，分为气环和油环两种。 气环的功用是保证活塞与汽缸壁间的密封，防止燃气大量漏入曲轴箱，并将活塞的热量传给汽缸壁，再由冷却水或冷空气带走。 油环的功用是把机油均匀地分布在汽缸壁上以利润滑， 并把多余的机油从汽缸壁上刮下，以免窜入燃烧室。 活塞环的工作情况对燃油燃烧的完善程度和柴油机的工作状态起着至关重要的作用。 活塞环能否发挥出应有的作用，与安装(方向、位置)正确与否关系密切[1]。

1 活塞环的结构特点

1.1 气环

气环又叫压缩环， 主要功用是密封活塞与汽缸间的气缝， 防止漏气， 并兼起导热和调节汽缸壁面油膜的作用。由于气环工作于高温、高压、高速、腐蚀的恶劣条件下，要求其必须耐热、耐磨、高强度，在高温下仍有弹性。

气环的断面常采用以下几种形式：

1）矩形环：其断面为矩形。 由于其容易加工，应用较广。

2）锥形环：其外径上小下大，下缘外侧与汽缸壁接触，增强了刮油和密封性能。 一般用于第二、三道环上。 环上端面刻有“上”字，作为安装记号。

3）扭曲环：断面呈阶梯形。 由于工作时扭曲变形，具有锥形环的优点， 同时它的上下边缘与环槽上下端面紧贴，提高了密封性能，减轻环对环槽的冲击磨损，故应用较广。 主要用于二、三道环，不宜用作第一道环，多数用在油环上面的那道气环。

4）梯形环：断面呈梯形。 它的突出优点是有较强的抗胶结能力，常做第一道环。 其环槽形状也是梯形，安装时不能装入其他环槽内。

5）桶形环：其外表面为光滑的圆弧形，与桶相似。 优点是与汽缸壁接触面积小，既利于磨合，密封性又好。 目前活塞环广泛采用合金铸铁， 采用较多的是铜铬钼合金铸铁，耐高温，耐冲击，磨合性好，在增压柴油机中，常采用韧性较好的合金球墨铸铁制造气环。

为了提高活塞环的寿命，一般在活塞环非圆工作表面镀以耐磨覆盖层。 目前应用最广的是表面喷钼和多孔镀铬。 表面喷钼具有熔点高、耐磨、抗拉毛，多用于第一道环槽。 多孔镀铬具有存油、摩擦系数小、耐腐蚀等特点，用于一、二道环槽较多。

1.2 油环

柴油机的活塞上一般装有一道油环。 为了保证油环在高速下的刮油能力，油环的刮口对缸壁应有一定的接触压力，同时回油通道必须畅通。 目前柴油机用油环分为普通单体油环和弹簧胀圈油环。

1）普通单体油环为槽孔式油环，普通单体油环一般用合金铸铁制造，中间切有凹槽，槽内开有回油槽和回油孔，能将刮下来的机油导入油底壳。

2）单体油环在磨损后弹力减弱，刮油能力差，使用寿命短，为了延长其使用寿命，在普通单体油环的背后加装径向弹簧，就是弹簧胀圈油环。 弹簧胀圈油环按径向衬簧结构的不同，胀圈油环可分为片弹簧胀圈油环、螺旋弹簧胀圈和轨型胀圈油环。 柴油机普遍采用螺旋胀圈油环，该油环由于增加了环背弹簧，可以采用径向厚度较小的柔性环，对汽缸套形状的适应性好。 在环的外圆磨损时，弹力不会急剧下降，与单体油环相比，明显地降低了机油消耗量，并提高了油环的使用寿命[2]。

2 活塞环安装方法

1）安装要点。 活塞环要更换就要一组同时更换，安装前应仔细检查活塞、缸套、活塞环等相关部件的精度；认真清洁活塞、活塞环、缸套，并将活塞环及环槽涂上适量的润滑油；安装活塞环最好使用专用工具，如活塞环专用安装卡钳、锥度套等，以避免活塞环过度张大而断裂、变形；活塞环安装前严禁任意张大、闭合、扭曲。

2）安装要求。 柴油机气环开口多采用直切口，气环的开口是燃气泄漏的主要通道，因此要严格控制。 气环开口应错开安装，其中第一、二道气环应错开180°，第二、三道应错开90°， 并且开口应避开活塞销孔边缘位置一定角度。 还要注意各道环(包括油环)不能布置在与活塞销轴线呈正负45°的范围内。 因为活塞销两端的这一范围是凹进去的，储存的机油较多，容易从环口向上窜入燃烧室。 如果是弹簧胀圈油环， 安装时将螺旋撑簧的接口拆开放到活塞环槽中，用钢丝把接口连起来，再将油环本体装到环槽内，油环的开口必须在撑簧接头的对面[3]。

3）安装技巧。 大多数柴油机上使用的锥形活塞气环仅有1°的锥度，一般不易辨认。 为了便于安装，在锥形气环的上面均打有记号。 装配时，须把打记号的一面朝活塞顶部，这样才能保证装配精度与密封性。 但是，锥形活塞环上的记号往往被汽缸内的积碳覆盖，这样就容易装反。采用以下方法来鉴别锥形气环的正反面：把锥形气环放置在平板或玻璃板上，用一手指按住，然后用直角三角板来鉴别。 将三角板的一个直角边靠近活塞环。 由于锥顶背离三角尺，故当三角尺靠上去时，环的下面与三角尺先接触，而上面就有空隙。这样就可断定打记号的一面和三角尺相对。 扭曲环安装时要注意方向，内切口朝上，外切口朝下，应将第一道环内圆切槽向上，二、三道环外圆切槽向下，不能装反，第一道环与二、三道环也不能互换。装反了不但起不到向下刮油的作用，还会加剧泵油作用[4]。

4）安装完毕后，用手轻轻旋转活塞环，应平滑无卡滞现象。 还要保证活塞环与活塞环槽及汽缸的配合间隙应符合要求。