玉柴柴油發(fā)電機(jī)組配件——活塞環(huán)的四大功能和注意事項(xiàng)

玉柴柴油發(fā)電機(jī)組配件——活塞環(huán)的四大功能和注意事項(xiàng)

    活塞環(huán)是一個(gè)形態(tài)非常簡(jiǎn)單，具有圓開(kāi)口的環(huán)，但它在發(fā)動(dòng)機(jī)（柴油機(jī)）中卻是不可缺少的運(yùn)動(dòng)部件，起著極為重要的作用。由于活塞環(huán)零件小，有些摩友對(duì)它看不上眼，可一旦它犯了“病”卻是非同小可。所以要想讓玉柴柴油發(fā)電機(jī)組很好地為您服務(wù)，就必須對(duì)這個(gè)“小不點(diǎn)”零件有比較全面深刻的了解。

　　活塞環(huán)按作用分為氣環(huán)和油環(huán)，它有四大功能。

　　一、保持氣密性

　　活塞環(huán)是所有發(fā)動(dòng)機(jī)零件中唯一作三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的零件。（即軸向運(yùn)動(dòng)、徑向運(yùn)動(dòng)和圓周方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），同時(shí)也是使用條件中最為苛刻的零件。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室在爆炸的瞬間，燃?xì)鉁囟瓤蛇_(dá)到2000℃－2500℃，其爆發(fā)壓力平均達(dá)到50kg/cm平方，活塞頭部的溫度一般不低于200℃。活塞是作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的，其速度和負(fù)荷都很大。因此活塞環(huán)是工作在高溫、高壓條件下的。尤其是第一道氣環(huán)，承受的溫度最高，潤(rùn)滑條件也最差，為了保證它具有和其它幾道環(huán)相同或更高的耐用性，常常將第一道氣環(huán)，的工作表面進(jìn)行多孔鍍鉻處理。多孔鍍鉻層硬度高，并能貯存少量的潤(rùn)滑，以改善潤(rùn)滑條件，使環(huán)的壽命提高2－3倍。近年來(lái)，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)大多采用長(zhǎng)度短于缸徑的活塞，這種活塞的頭部在上行程轉(zhuǎn)到下行程時(shí)會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)現(xiàn)象，使活塞環(huán)外圓的上下邊緣緊緊地與缸壁接觸，導(dǎo)致活塞環(huán)的棱緣加載而形成刮傷。為避免這種異常現(xiàn)象，一般將第一道氣環(huán)外圓制成圓弧狀，以其上、下端面的邊緣角不觸及缸壁，并且易于發(fā)動(dòng)機(jī)的初期磨合，這種氣環(huán)稱為桶面環(huán)，為目前高功率高轉(zhuǎn)速的內(nèi)燃機(jī)所采用。盡管當(dāng)今制造技術(shù)非常精細(xì)，零部件差亦控制在最小范圍，但因其材料、熱處理及裝配后的機(jī)械變形，汽缸內(nèi)的氣密總有極個(gè)別泄漏點(diǎn)存在，這就需要發(fā)動(dòng)機(jī)在使用初期進(jìn)行良好的磨合及啟動(dòng)后適當(dāng)?shù)念A(yù)熱來(lái)逐漸消除摩擦副的凹凸不平點(diǎn)。倘若由于多種原因引起汽缸的密封不良時(shí)，會(huì)引起壓縮壓力下降和燃燒氣體的竄漏，高壓高溫氣體將穿過(guò)缸壁與活塞環(huán)之間的微小空隙，由此而引起的故障是破壞了活塞環(huán)與缸壁之間的所必需的油膜，以致形成了金屬之間直接接觸的干磨擦狀態(tài)，從而導(dǎo)致了因干磨擦而燒傷的拉傷活塞、活塞環(huán)和汽缸，使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生異常磨損。泄漏的高溫氣體竄入曲軸箱使機(jī)油變質(zhì)和產(chǎn)生硬質(zhì)油泥，使活塞環(huán)發(fā)生粘著等故障。由此看來(lái)，確保活塞環(huán)在汽缸內(nèi)的氣密性關(guān)重要，來(lái)不得任何的泄漏。

　　二、控制機(jī)油

　　活塞環(huán)是在高負(fù)荷下和高溫氣氛中沿缸壁來(lái)回滑動(dòng)的。為了更好地發(fā)揮其功能，既要有少量的機(jī)油潤(rùn)滑汽缸和活塞，又必然適當(dāng)?shù)毓蔚舾街诟妆谏隙嘤嗟臋C(jī)油，防止其上竄以保持機(jī)油消耗量適中。

　　大家知道，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣行程中，燃燒室內(nèi)的壓力低于曲軸箱內(nèi)的壓力，由于這種壓差起著一種泵油作用，所以機(jī)油通過(guò)活塞環(huán)、活塞和汽缸之間微小間隙而被吸入燃燒室，導(dǎo)致因竄機(jī)油而使機(jī)油消耗量大增。尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速情況下，節(jié)氣門(mén)基本處于關(guān)閉狀態(tài)，汽缸內(nèi)負(fù)壓較大時(shí)，這種現(xiàn)象更趨嚴(yán)重。為了控制機(jī)油上竄，一般都將活塞上第二道氣環(huán)外圓制成錐面。錐面環(huán)既能在活塞上行時(shí)的滑動(dòng)面上布下油膜，又能在活塞環(huán)下行時(shí)有效的刮去缸壁下端多余機(jī)油，真可謂一舉兩得。為了更加有效地將飛濺至汽缸壁下部的機(jī)油刮凈，又在活塞第二道氣環(huán)的下部增加一道鋼片組合式刮油環(huán)。這種環(huán)的特點(diǎn)僅在于其接觸壓力高，而且由于上下刮片能夠分別動(dòng)作，即使對(duì)于正圓爌較差的汽缸來(lái)說(shuō)，也具有良好的適應(yīng)性。更重要的是每個(gè)刮片不僅與汽缸之間的滑動(dòng)成處保持密封，而且也在環(huán)槽的上下兩端之間，保持對(duì)機(jī)油的氣密作用，因此封油效果極佳。

　　二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用油霧潤(rùn)滑。機(jī)油與汽油及空氣混合后的油霧，一部分潤(rùn)滑曲軸連桿承和汽缸活塞下部，另一部分在掃氣過(guò)程中進(jìn)入燃燒室的高溫高壓下總會(huì)有部分碳分子殘留在活塞頂部和第一道氣環(huán)的環(huán)槽內(nèi)。為此，楔形環(huán)應(yīng)運(yùn)而生。它的效能在于楔形環(huán)作徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)，間隙變大，反之，在向內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，間隙變小。因此殘留在環(huán)槽中的油泥被磨碎，并隨機(jī)油和廢氣一起排出，這樣就起到了自動(dòng)清除積碳的作用。楔形環(huán)一般安裝在第一道氣環(huán)，也有少部分發(fā)動(dòng)機(jī)由于機(jī)油流量較大，為增強(qiáng)清除積碳的功能，故兩道氣環(huán)均安裝楔形環(huán)。

　　三、傳熱作用

　　柴油機(jī)活塞是在每次爆發(fā)的高溫高壓氣體的作用下工作的。因此，如果不及時(shí)地將活塞頂部的熱量散發(fā)出去并冷卻之，那么活塞上部就會(huì)嚴(yán)重過(guò)熱。其結(jié)果是，由于活塞不正常膨脹而刮傷，同時(shí)由于硬度降低而使活塞早期磨損，由于機(jī)油變質(zhì)而引起粘環(huán)，由于活塞頂和活塞銷座處強(qiáng)度降低而損壞等等。這些都對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作帶來(lái)致命的危險(xiǎn)。由此可見(jiàn)，活塞環(huán)的作用包含了將燃燒氣體造成的活塞高溫傳給缸體，即對(duì)活塞起到冷卻作用。據(jù)有關(guān)資料介紹，活塞頂部大氣層受熱量中有70%－80%是通過(guò)活塞傳給缸壁而散掉的。

　　四、支承作用

　　活塞因受氣體壓力而作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)曲軸變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以活塞環(huán)承受著側(cè)推分力。因此，活塞環(huán)填補(bǔ)了活塞與汽缸之間的間隙，并經(jīng)常與缸壁接觸而作滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。它不僅防止了竄氣，控制機(jī)油，而且還防止活塞與缸壁的強(qiáng)烈接觸。亦高壓氣體達(dá)到環(huán)的背隙中，其壓力把活塞環(huán)外圓壓向汽缸內(nèi)壁，使活塞保持浮動(dòng)狀態(tài)。可以認(rèn)為，這時(shí)活塞環(huán)與環(huán)槽必須留有合適的側(cè)隙和背隙。一般情況下，背隙的作用有兩個(gè)：第一在于防止因活塞環(huán)和活塞的膨脹而使環(huán)粘著在不槽中；第二在于提高活塞環(huán)滑動(dòng)面的接觸壓力。起到了防止活塞與缸壁強(qiáng)烈接觸的作用。

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