活塞环基本功能(1)

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1、活塞环基本功能1.环的功能1.1密封作用不密封产生燃气泄漏、引起压缩不足，功率下降，导致热效率下降，漏气破坏了缸套与活塞之间的油膜，使之处在干磨擦状态，易引起拉缸故障。1.2控油作用活塞组正常运转必需有适当的润滑油膜：如润滑不足，油膜破裂，易引起拉缸，另一方面润滑油过多会引起燃烧室积碳和活塞环结胶。1.3导热作用活塞环将燃烧产生的高热传给缸壁，起到冷却活塞的作用。一般把活塞顶部承受热量的70%～80%传给缸壁。1.4支承作用由于铝活塞较铸铁气缸套的热膨胀系数大，在工作状态温度高时，为防止活塞“咬

2、死”，冷态时活塞与缸壁留有间隙，活塞在气缸处在浮动状态，活塞环起了支承作用。于浮动状态，活塞环起了支承作用。2.功能与各种性能2.1密封作用（1）漏气7图2.2漏气的路途发生漏气的主要原因参见图2.1，漏气路途参见图2.2环外圆面漏气指环外圆面与缸壁密合性不好，近期环的制造方法进步，这方面改进很多。闭隙漏气7图2.3为闭合间隙漏气途径图示：燃气流由上向下通过活塞与缸壁间隙①进入活塞的环槽与环上侧面的间隙②，流入环的背隙③，再通过环的闭口间隙④进入缸套与环的间隙。③环侧面漏气环侧面漏气参见图2.4

3、（译者加注：图2.4中T、D、C指曲轴转角为0°位置，活塞运动到缸套的最上方，B、D、C则相反，活塞运动到缸套最下方。）环侧面漏气主要取决于环的下侧面与活塞的环槽侧面密合情况。图2.5表明当汽油发动机转速升高时、漏气量增大；负荷加大时、漏气量也增大。图2.6表明当环升到最高位置时的受力情况。Fp=（D0-D1）（）≡A惯性力Fi=α≡APi摩擦力Ff=APf环升到最高位置的条件是Fp<(Fi+Ff(2)环的片数与漏气量7图2.7环的漏气迷宫与当时的标识环的漏气迷宫与当时的标识参见图2.7漏气量通

4、过下列计算:P2V2＝RT2G2将两边微分P2dV2+Vdp=RTdG此处dv=0又Dg2=（G12–G23）dtG=但是F=F=2.145(m/s)………………临界压力比（pc/p1=0.528）以下△P2=△tB=△t图2.8环片数对漏气的图2.9发动机转速对漏气的影响影响实验与计算的比较从图2.8、图2.9可知随环数的增加、转速的增加漏气量减少（3）环的尺寸与漏气量由图2.10可知随顶环环高h1的下降漏气减少。图2.11表明环高h1为1.2(a)、为1.0(b)、为0.8(c)变化时，燃烧

5、室压力（p）7作用下，顶环、二道环测定漏气结果（译者加住：它仍然表明随环高的下降、漏气减少。）（4）环闭口间隙与漏气量。图2.12表明闭口间隙s1增大、漏气量增加。图2.13表明开口倒角量增大漏气量增加。图2.14表明闭口形状与漏气量关系，直切口、斜切口、搭切口的切口形状对漏气量影响不大。图2.10顶环高h1（对漏气）的影响。图2.11环变化的测定结果图2.12闭口间隙s1对漏气的影响7图2.13开口倒角量对漏气的影响图2.14闭口形状与漏气量（5）环的扭曲量与漏气图2.16顶环内倒角的效果图2

6、.15为扭曲环设计效果，扭曲环下侧面棱边完全压在活塞环槽面上，减少了漏气量。图2.16顶环内圆倒角效果，最近高速发动机在6000转/分以上，随转速升高漏气量加大，其中扭曲环在6000转/分以下时比非扭曲（一道环）的漏气量高；在6000转/分以上时漏气量反而低，内切扭曲环蝶形角增大，漏气量减少。图2.17为活塞的环槽与环下侧面碟形角对漏气的影响，可见0，以上的碟形角对减少漏气有良好作用。图2.17活塞的环槽与环下侧面碟形角对漏气的影响2.2控油作用（润滑功能）①润滑油耗量7润滑是发动机工作的重要条

7、件，润滑不足，磨耗加剧，温度升高，冷却困难，反之润滑过度，润滑油进入燃烧室引起不完全燃烧，增加排放中的废气量，汽车气体排放目标值参见表2.1。现在生产女士用柴油发动机最大输出功率/机油耗比值与柴油机缸径关系参见图2.18表2.1汽车排放气体降低目标值概况车种区分排放气体种类现代规定短期目标长期目标平均值实施年平均值实施年目标值实施年柴油机货车公共汽车轻量车车辆总量1.7t以下氮氧化物（NOX）0.6g/km(10.15モ-ド）平成5年新型车号平成5年10月1号继续生产的车平成6年9月1号进口车平

8、成7年4月1号0.4g/km9年左右粒化物（PM）0.2g/km（10モ-ド）0.06g/km中量车车辆总重》1.7t-《2.5tNOX1.3g/km(10.15モ-ド）0.7g/km经验收试验正式用车经过一段时间正式用车（一）PM0.25g/km（10モ-ド）0.09g/km重量车车辆总重》2.5tNOX直喷式400ppm（6モ-ド）平成元年6.0g/km/h平成6年新型车号平成5年10月1号继续生产的车平成6年9月1号进口车平成7年4月1号4.5g/kmh车辆总量3.5t以下9年左右车辆总量