活塞环分为气环和油环两种。

活塞环应具备高的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性、贮油性、磨合性、导热性、强韧性、弹性和易加工性等，因而活塞环采用优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁和钢带制成。通常对第一道气环外圆面的表面进行镀铬或喷钼处理。多孔性镀铬层硬度高，并能储存少量润滑油，有利于改善润滑和减轻磨损。钼的熔点很高，也具有多孔性，因此，喷钼同样可以提高活塞环的耐磨性。其他各道活塞环大多采用镀锡或磷化处理，以改善其磨合性。但是，钢带组合油环的上下刮片，其外圆面均进行多孔镀铬处理。

气环的主要功用是保证活塞与气缸壁密封，防止气缸内的混合气和高温燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶部接受的热量传给气缸壁，避免活塞过热。

气环开有缺口并具有弹性，在自由状态时外径大于气缸直径，呈非圆形。装入气缸后，在自身弹力及环背所受气体压力的作用下，使环紧密贴在缸壁上，从而实现气缸密封。同时，安装活塞环时，各活塞环的开口应避开活塞销轴线方向，且各道活塞环开口应相互错开，使气体只能沿一曲折通道向下泄漏，以增强密封效果。

柴油机工作时，一部分在气缸壁上的润滑油会窜入燃烧室。气环在环槽中上下留有侧隙，背后也有间隙。这些间隙的存在，导致了气环的泵油作用（见图2-15a）。当活塞向下运动时，在气环与缸壁间的摩擦力和环的惯性力作用下，气环紧压在环槽的上端面，于是润滑油进入气环下面和气环背后的间隙中。当活塞向上运动时，气环又压向环槽的下端面，把润滑油挤压向上。如此反复进行，润滑油就被泵入燃烧室而形成积炭。

因而必须有油环刮除飞溅到缸壁上的多余润滑油，并将润滑油均布在气缸壁上。既能防止润滑油上传到活塞顶部而引起燃烧室积炭和润滑油消耗，又能改善润滑条件，减小摩擦和磨损。油环的刮油过程如图2-15b所示。

气环的断面形状很多，常见的有矩形、锥形、梯形、桶面和扭曲状等，如图2-16所示。

（1）矩形环（见图2-16a）矩形环的端面呈矩形，形状简单，加工方便，与气缸壁接触面积大，利于活塞散热。但磨合性差，容易产生“泵油作用”。

（2）锥面环（见图2-16b、c）锥面环的外圆面为锥角很小的圆锥面。锥面环装入气缸后与缸壁为线接触，磨合性、密封性好。同时能起到向下刮油的作用，上行时，形成油楔作用，锥面环能滑过气缸壁的油膜而不致将润滑油带入燃烧室。但锥面环导热性差，安装时，锥角应朝下。由于锥角很小，一般不易识别，为避免装错，应注意标记。

图2-15 气环的泵油作用和油环的刮油过程

a）通过气环的油的流动 b）油环的刮油过程

图2-16 气环的断面形状

a）矩形环 b）、c）锥面环 d）、e）正扭曲环 f）、g）反扭曲环 h）梯形环 i）桶面环

（3）扭曲环（见图2-16d、e、f、g）断面不对称的气环装于气缸中，由于弹性内力的作用使断面发生扭转，故称为扭曲环。扭曲环有正扭曲环和反扭曲环两种：正扭曲环在活塞环的内圆上边缘或外圆下边缘切口，装于气缸后环面扭曲成蝶形，如图2-16d、e所示；反扭曲环在活塞环的内圆下边缘或外圆上边缘倒角，装于气缸后环面扭曲成帽形，如图2-16f、g所示。无论正扭曲环和反扭曲环，通常安装后都是锥角朝下，因而具有锥面环的磨合性、密封性、刮油和油楔效应。而且环的上下端面与环槽的上下端面在相应的地方接触，既增加密封性，又避免了活塞环在槽内上下窜动而造成的泵油和磨损。安装扭曲环时，必须注意它的上下方向，且不能装反。即正扭曲环内切口要朝上，外切口要朝下；反扭曲环内切口要朝下，外切口要朝上。(www.daowen.com)

（4）梯形环（见图2-16h）梯形环的断面为梯形，当活塞在侧压力作用下横向摆动时，梯形环将积炭和胶状物从环槽中挤出，因而抗黏结性好。这一点是试验研究发现的。

（5）桶面环（见图2-16i）桶面环的外圆面制成凸圆弧形，其密封性、磨合性都比较好。桶面环在气缸内不论上行还是下行均能形成楔形油膜将环浮起，从而减轻了环与气缸壁的磨损。运转良好的活塞环，使用后的环周表面多自然呈现圆弧形，所以第一道气环被加工成这种形状，并已被广泛用于高速强化柴油机中。

B、C、K系列康明斯柴油机有两道气环。B系列第一道活塞环是桶面梯形环，外圆表面镀铬；第二道是锥面扭曲环。C系列两道气环均为梯形扭曲环，第一道环表面镀铬，为正扭曲环；第二道为反扭曲环。K系列两道气环均为梯形环，表面均镀铬。

N系列共有三道气环，分别为桶面梯形环、梯形正扭曲环、梯形反扭曲环，第一道气环镀铬。第一道气环所受高温、高压、高速和半干摩擦的条件最为恶劣，因而必须耐磨、抗胶结并且密封性好，通常选用矩形环（高速、高压缩比和大负荷柴油机目前已不采用）、梯形环（热负荷较高或强化柴油机）、桶面环（高速强化柴油机）或梯形断面桶形环及扭曲环（内圆切槽环），并进行镀铬、喷钼、氮化或喷陶瓷表面处理。

康明斯柴油机第一道气环选用桶面梯形环或梯形扭曲环。断面为梯形，与气缸接触的环表面为桶面，这种环称为桶面梯形环，如图2-17a1所示。它是梯形环和桶面环的组合形，因而具有良好的密封性、磨合性和抗黏结性，楔形油膜能减少磨损；梯形扭曲环是梯形环在内圈上缘制成台阶（见图2-17b1，C系列所用）的正扭曲环，使梯形环具有扭曲效应，也具有密封性、磨合性、抗黏结性好和楔形油膜的特点。

第二道气环，不仅要帮助第一道环密封，同时也要辅助油环控油，因而要求密封好、泵油效应弱，刮油能力强，并且要耐磨，通常选用锥形环或扭曲环。

康明斯柴油机第二道气环采用锥面扭曲环或梯形扭曲环。锥面扭曲环是使锥面环具有扭曲效应，如B系列的锥面扭曲环（见图2-17a2），其外圆锥面角为90′，内圈上缘有内斜45°切口，是上侧面内倒角的正扭曲锥面环。C系列采用内圈下缘台阶式（见图2-17b2）的梯形反扭曲环，反扭曲环安装时内切口朝下，不应与内圆切槽的正扭曲环混淆。N系列第二道气环是梯形正扭曲环，内圈上缘倒角（见图2-17c1）。N系列的第三道环也是梯形反扭曲环，是内圈下缘倒角（见图2-17c2）。

图2-17 康明斯柴油机活塞环

a1）、a2）—B系列第一、二道气环 b1）、b2）—C系列第一、二道气环 c1）、c2）—N系列第二、三道气环

当安装上述活塞环时需特别注意切勿装反，否则会引起机油耗量剧增。对于气环上有记号或“TOP”字样的活塞环，安装时应将记号或“TOP”的一面朝向活塞顶。

康明斯柴油机采用在普通油环内装螺旋弹簧的胀圈油环，如图2-18所示。两面有较大的倒角，以提高刮油能力。与缸壁相接触的环外表面镀镉。内部的弹簧胀圈可提高外部油环的径向压力，保证油环与气缸壁之间均匀而稳定地贴合，特别是当环外圆磨损时，弹力不会急剧下降。弹簧胀圈油环刮油能力强、使用寿命持久。装配时，注意胀圈的开口与油环的开口应当相隔180°。

当活塞环折断或磨损超过极限值时，应更换新活塞环。更换活塞环时，应根据气缸的修理尺寸来选择，即选用与气缸、活塞相适应的同级尺寸的活塞环，而不能用不同尺寸的活塞环代用。供维修使用的修理尺寸环每级加大0.25mm，其尺寸标记刻印在环的端面上。更换的新活塞环应做弹力、端隙、侧隙、背隙、漏光度等项目的检查。

图2-18 弹簧胀圈油环