注：活塞环因为功能的不同分为压缩环（气环）、刮油环和承磨环。
通过下图发动机的运行原理我们可以看出，气缸盖、气缸还有活塞构建起一个密闭的空间，燃油在这个密闭的空间里剧烈燃烧膨胀推动活塞做工，把内能转化为机械能。那么作为运动部件的活塞是如何密封住高压燃气的呢？
发动机原理
接触过发动机的人都知道，活塞本体和气缸之间是有一定的间隙的，在活塞本体上加工有活塞环槽，把活塞环（气环+油环）装入环槽中（注：装环时活塞环搭口需要错开一定角度），然后再装入气缸中。因为我们把活塞装入气缸中时，需要把活塞环压紧才能装入进去，所以其进入气缸后，压缩环自身的弹力马上会使压缩环紧紧压在汽缸壁上，这样活塞本体和气缸的间隙就被压缩环塞满了。
活塞
这时如果我再问：活塞是如何密封住高压燃气的呢？这时肯定有人会说：靠压缩环的弹力来密封的。说实话我在没学船舶柴油机之前也一直是这样的认为的，但是事实真的如此吗？就用我最熟悉的船舶柴油机来说，其中高速机的最高爆炸压力能到达20MPa以上，大型低速机也能达到10几MPa，这么大的压力能顶起上千米的水柱。大家想想，当这么大的压力作用在压缩环上，你认为就压缩环那个连手都可以压的动的弹力，真的能密封的住这么大的压力吗？
活塞环
带着疑问，我们接着看下图，我们会发现活塞环槽其实比压缩环要大一些，这样燃气的压力就可以进入到压缩环和活塞环槽的间隙中去。
活塞的剖面图
这时燃气的压力直接作用在压缩环上，其向下的作用力使压缩环紧紧压在活塞环槽的下壁上；而另一个作用力使压缩环紧紧的压在气缸壁上，这时我们就会恍然大悟，
原来压缩环的密封是通过燃气自身的作用力，加上压缩环的弹力来实现的啊！
压缩环的密封原理示意图
其实采用压缩环密封还能带来很多的好处。
第一点，因为活塞在气缸中是往复运动，使其很难形成良好的润滑，加上高温，所以其工作环境非常恶劣，磨损严重。这样当我们采用压缩环来密封时，压缩环出现一定磨损时，燃气的作用力和压缩环自身的弹力依然会让压缩环紧紧贴在汽缸壁上，这就类似于磨损后的补偿，这样能延长寿命，提高密封可靠性。
第二点，压缩环的成本相较于活塞本体的成本要低的多，这样在出现严重磨损时，我们只需要更换压缩环就行，这样能大大减少成本。
第三点，因为压缩环与气缸的接触面积较小，所以能减少摩擦阻力，提高发动机的效率；同时也能减少活塞头的热量传递给气缸。
当然这样设计效果确实好，但是也会带来一些问题，其中最主要的就是泵油现象。相信有些人是第一次碰到这个词，下面就有我来给大家讲解一下。
筒形活塞式发动机的气缸一般采用飞溅润滑，其是通过曲柄销轴承的回转运动把润滑油甩到气缸壁上的，活塞和缸套之间的润滑就是依靠飞溅来的润滑油进行润滑的。
飞溅润滑
这时我们会发现活塞下行的时候（吸气行程），压缩环受到气体力、摩檫力和惯性的作用，压缩环会紧贴活塞环槽的上壁，这样在活塞下行的过程中，压缩环会把附着在汽缸壁上的滑油刮进活塞环槽的间隙中；而当活塞开始上行时，压缩环因为受到反向的作用力，又会紧紧贴在活塞环槽的下壁上，这样就会把滑油挤到压缩环上面去，这样一步步的泵油，最终滑油会进入燃烧室。
压缩环的泵油原理
滑油进入燃烧室可不是好事，这样不仅会增加滑油的消耗量（烧机油），还会严重污染活塞、气缸、气阀、排气道等，所以筒形活塞发动机要在活塞压缩环下面设置刮油环。
烧机油严重污染发动机
作者：小船人的梦想 2018年10月13号
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