小小活塞環,四兩撥千斤,現代發動機最完美的部件

  看到標題,有些人要噴了,活塞環,怎麼就成了發動機最完美的部件呢?

小小活塞環,四兩撥千斤,現代發動機最完美的部件

活塞環圖

  因為它完美的解決了兩個問題:氣缸的密封和潤滑問題!

  現代內燃機工作時,可燃氣體被吸入氣缸,在氣缸內壓縮、著火膨脹作功,最後排出氣缸。所以發動機氣缸的良好密封是發動機能夠正常工作重要條件之一,在汽車維修中,如果出現了不著車情況,在查驗發動機的供油、點火正常後,維修人員會用缸壓表來測量氣缸的壓力能否達標。

小小活塞環,四兩撥千斤,現代發動機最完美的部件

用缸壓表來測量氣缸的密封性能

  氣缸空間由缸體、活塞、活塞環、缸蓋、氣門、缸墊同共“包圍”,所以氣缸壓力過低,多是其是某個部件出現了問題。為發加深理解,可以規結為三種情況:

小小活塞環,四兩撥千斤,現代發動機最完美的部件

發動機結構示意圖

  第一種情況是氣門及相關驅動件問題,典型如氣門關閉不嚴、漏氣,還有氣門間隙過小。如果正時錯亂,即氣門在不合時宜的開閉,導致氣缸壓力過低。

  第二種情況是缸墊被高壓燃氣“沖壞”導致的,這種情況不多;

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發動機氣缸墊

  第三種情況是氣缸壁、活塞、活塞環問題,典型的氣缸壁拉傷、活塞環在環槽卡斷,導致密封性能下降。

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氣缸壁拉傷圖

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活塞和活塞環圖

 活塞環的密封作用

  活塞在氣缸內作高速運動,有兩個問題要解決,一個是如何密封,另一個如何潤滑;活塞有兩種:氣缸和油環,對於汽油機,多是兩道氣環、一道油環;對於柴油機,多是三道氣環、一道油環;起密封作用的主要是氣環。

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活塞環

小小活塞環,四兩撥千斤,現代發動機最完美的部件

活塞環是如何實現密封的

小小活塞環,四兩撥千斤,現代發動機最完美的部件

  氣環自身有彈力與氣缸內壁貼合,如果僅僅依靠自身的彈力,是不足以頂的住如此的高壓。而正是氣缸的高壓,提高了氣環的密封性能:因為高壓氣體進入環與環槽的間隙後,緊緊的讓環貼在環槽和氣缸內壁。活塞環做到了四兩撥千斤,而高壓氣體有點“作繭自縛”的感覺,你壓力越高,越想出來,外圍的密封性能越好。

活塞環的泵油作用

  活塞和氣缸的密封是個難點-你想一下,活塞和氣缸之間是高溫、高速、高壓啊,如果沒有良好的潤滑,發動機分分鐘拉缸、抱缸,活塞卡死在氣缸內。而油環完美的解決了這個問題。

  

小小活塞環,四兩撥千斤,現代發動機最完美的部件

活塞環下行刮油

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活塞環上行布油

  油環有兩個很薄的刮片和一個起彈力的襯簧組成,油底殼的機油在飛濺過程中,一可以潤滑活塞裙部(下半部分);同時有機油刮入油環的襯簧空間,上行時在缸臂布一層油膜,並且機油被擠入環槽,當活塞下行時,擠入環槽的機油又再次向上擠,反覆如此,機油最終泵向活塞上部,除了提高氣環的密封性能,更重要的是滑潤活塞上部及氣環。

  “泵入”的機油,解決密封問題的同時,也導致了機油的消耗和燃燒,積碳的產生,但這是可以理解和接受的。

  回到主題,活塞環正是解決了氣缸的密封和潤滑問題,才使得現在內燃機得以廣泛應用。馬自達的轉子發動機為什麼不能廣泛應用,有一個致命的問題:就是密封和潤滑的問題。所以,我說:

  小小活塞環,四兩撥千斤,現代發動機最完美的部件!

  最後,說一句,當活塞、活塞環、氣缸壁磨損後、間隙增大,泵油作用增大,導致機油過多的泵入氣缸燃燒,就是所說的“燒機油”,會導致積碳、發動機藍煙等問題,以後會專文討論!


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