活塞環 (Piston Ring)

• 是一種具有較大向外擴張變形的金屬彈性環
• 燃油發動機內部的核心部件，它和汽缸，活塞，汽缸壁等一起完成燃油氣體的密封
• 廣泛地用在各種動力機械上

1. 如蒸汽機、柴油機、汽油機、壓縮機、液壓機等
2. 廣泛用於汽車，火車，輪船，遊艇等。

• 一般活塞環安裝在活塞的環槽里，和活塞、缸套、缸蓋等元件組成腔室做功。
• 用於崁入活塞槽溝內部的金屬環
• 被裝配到剖面與其相應的環形槽內
• 往復和旋轉運動的活塞環，依靠氣體或液體的壓力差，在環外圓面和氣缸以及環和環槽的一個側面之間形成密封。
• 活塞環分為：壓縮環和機油環

壓縮環：用來密封燃燒室內的可燃混合氣體；

機油環：用來刮除汽缸上多餘的機油。

• 早期的活塞環靠鑄造形成

1. 隨著技術的進步，鋼製的高功率活塞環誕生
2. 隨著對發動機功能，環境要求的不斷提高，各種先進的表面處理應用其中

如溶射、電鍍、鍍鉻、氣體氮化、物理沉積、表面塗層、鋅錳系磷化處理等，使活塞環的功能大大提高。

氣環和油環

• 汽油發動機通常採用：兩道氣環，一道油環
• 柴油發動機通常採用：兩道油環，一道氣環

氣環

• 保證活塞與氣缸間的密封
• 防止氣缸中的高溫、高壓燃氣大量漏入曲軸箱
• 活塞頂部的大部分熱量傳導到氣缸壁（再由冷卻水或空氣帶走）

油環

• 用來刮除氣缸壁上多餘的機油並在氣缸壁上塗一層均勻的機油膜
• 防止機油竄入氣缸燃燒
• 可以減小活塞、活塞環與氣缸的磨損、減輕摩擦阻力。

對於活塞環的要求

作用力

• 作用在活塞環的力有氣體壓力、環自身彈力、環往復運動的慣性力、環與氣缸及環槽的摩擦力等。

由於這些力的作用，環將產生軸向運動、徑向運動、迴轉運動等基本運動。

• 活塞環由於它的運動特點，伴隨著不規則運動，不可避免地出現軸向不規則運動引起的浮懸和軸向振動、徑向不規則運動和振動、扭曲運動等。

1. 這些不規則運動常常妨礙活塞環發揮作用。
2. 設計活塞環時，要充分發揮有利運動，控制不利的一面。

氣密性

• 是保持活塞與氣缸壁之間的密封，控制漏氣到最低限度。

主要由氣環來承擔，即發動機在任何運轉條件下，其壓縮空氣和燃氣的泄漏均要控制到最少，以提高熱效率

• 防止因漏氣而引起氣缸與活塞或氣缸與環之間咬死
• 防止潤滑油的劣化而引起的故障等

控油性

• 適當地刮落附著於氣缸壁上的滑油，並保持正常的油耗量。
• 當供給的滑油過多時將被吸至燃燒室，使油耗量增大，而且由於燃燒產生的積炭，對發動機性能影響極壞。

支撐性

• 因活塞略小於氣缸內徑，如無活塞環，則活塞在氣缸內不穩定，就不可能運動自如。
• 防止活塞直接與氣缸接觸，起到支撐作用。
• 活塞環在氣缸內上下運動，其滑動面全靠環來承擔。

導熱性

• 將燃燒產生的高熱，通過活塞環傳遞給氣缸壁，所以能起到冷卻活塞的作用。
• 通過活塞環向氣缸壁散出的熱量，一般可達到活塞頂部承受熱量的30~ 40%

活塞環作用

密封

• 指密封燃氣
• 不讓燃燒室的氣體漏到曲軸箱，把氣體的泄漏量控制在最低限度，提高熱效率。

漏氣不僅會使發動機的動力下降，還會使機油變質

調節機油（控油）

• 把氣缸壁上多餘的潤滑油刮下，同時又使缸壁上布有薄薄的油膜，保證氣缸和活塞及環的正常潤滑。
• 在現代高速發動機上，特別重視活塞環控制油膜的作用

導熱（傳熱）

• 通過活塞環將活塞的熱量傳導給缸套，起冷卻作用。
• 活塞頂所受的的熱量中有70～80%是通過活塞環傳給缸壁而散掉

導向（支承）

• 活塞環將活塞保持在氣缸中，防止活塞與氣缸壁直接接觸，保證活塞平順運動，降低摩擦阻力，防止活塞敲缸。