活塞环包括气环和油环
气环的作用是保证活塞与汽缸壁间的密封,防止汽缸中气体大量漏入曲轴箱,同时还将活塞顶部的大部分热量传导到汽缸壁,再由冷却水或空气带走。
油环的作用是刮去汽缸壁上多余的机油,并在汽缸壁面涂上一层均匀的机油膜,这样既可以防止机油窜入汽缸燃烧,又可以减小活塞、活塞环与汽缸的摩擦阻力和磨损。此外,油环也起到密封的辅助作用。
气环所起的密封和导热两大作用,密封是主要的,因为密封是导热的前提,如果气环密封性能不好,高温燃气将直接从气环外圆表面漏入曲轴箱,此时不但由于气环和汽缸贴合不严而不能很好地散热,相反地气环外圆表面还接受附加的热量,最后必将导致活塞和气环烧坏。
活塞环工作时受到汽缸中高温、高压燃气的作用,其温度较高(尤其是第一环,温度可达600K )。活塞环在汽缸内做高速运动,加上高温下机油可能变质,使环的润滑条件变坏,难以保证液体润滑,因此磨损严重。
总之,在高温、高压、高速以及润滑困难的条件下工作的活塞环,是发动机所有零件中工作寿命最短的。当活塞环磨损到失效时,将出现发动机启动困难,功率不足,曲轴箱压力升高,机油消耗增大,排气冒蓝烟,燃烧室、活塞等表面严重积炭等不良状况。目前广泛应用的活塞环材料是合金铸铁(在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、铝等合金元素)。随着发动机的强化,活塞环特别是第一环,承受着很大的冲击负荷,因此要求材料除耐热、耐磨以外,还应有高的强度和冲击韧度。