（1）活塞环的功用与工作条件

1）功用。活塞环按功用不同分为气环和油环两种，两者配合使用。气环的功用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的气体漏入曲轴箱，同时将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁（活塞环槽部不和气缸壁直接接触），再由冷却液或空气带走，另外还起到刮油、布油的辅助作用。油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上铺涂一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧，又可减小活塞、活塞环与气缸壁的磨损和摩擦阻力。此外，油环也起到封气的辅助作用。图2-40所示发动机活塞上共有三道环，上面两道为气环，最下面一道为油环。

2）工作条件。活塞环是在高温、高压、高速以及润滑困难和化学腐蚀严重的条件下工作的，它的运动情况很复杂，既有环与缸壁间相对高速的滑动摩擦，还有环与环槽侧面的上下撞击，以及由于环的径向胀缩而产生的环与环槽侧面相对的摩擦。因此，活塞环是发动机中磨损最快的零件之一。

（2）活塞环的材料

1）气环材料。气环一般由耐磨性很好的铸铁制成。因为该材料很脆，所以很容易折断，拆装时要特别注意。为了提高抗断裂性，某些高质量的气环外侧镀有铬层或钼层，如图2-41所示。由于镀铬或镀钼层能够降低活塞环与缸壁的磨损，从而大大地延长了气环的使用寿命。某些发动机使用合金铸铁作为气环的材料，这种材料强度较大，抗断裂性能好，但成本较高。

图2-40 活塞环的种类

2）油环材料。普通油环一般用耐磨合金铸铁制造。有些发动机采用组合式油环，其合金钢片采用表面镀铬工艺，以减小磨损，提高使用寿命，如图2-42所示。

（3）活塞环的“三隙”

发动机工作时，活塞、活塞环等都会发生热膨胀。因此，活塞环在安装时应留有“三隙”，即端隙、侧隙、背隙，如表2-3所示，以防止活塞环卡死在环槽和气缸中，确保其密封性能。端隙又称开口间隙，一般为0.25～0.50mm。第一道环因工作温度高，故其端隙比其余几道环大。侧隙又称边隙，第一道环因工作温度高，取值0.04～0.10mm，其他气环一般为0.03～0.07mm。普通油环的侧隙较小，一般为0.025～0.07mm；组合式油环没有侧隙。背隙一般为0.30～0.40mm。普通油环的背隙比较大。为了便于测量，维修中以环的厚度与环槽的深度差来表示背隙，此值比理论值小。

图2-41 镀有铬层或钼层的气环

图2-42 表面镀铬的组合式油环

表2-3 活塞环的“三隙”

（4）活塞环的结构

由于气环和油环的功用不同，其结构形式也不一样。

1）气环。气环为一带有切口的弹性片状圆环，如图2-43所示。在自由状态下，气环的外径略大于气缸的直径。当环装入气缸后，产生弹力使环紧压在气缸壁上，其切口处具有一定的端隙。汽油机气环一般为2道，柴油机气环一般为3道。随着发动机转速的不断提高，活塞环的数量在不断减少。

①气环的断面形状。气环常按断面形状来命名，常见的有矩形环、锥形环、内切口扭曲环、外切口扭曲环、梯形环和桶形环等。发动机第一道气环为矩形环，第二道气环为锥形环。

②矩形气环的泵油作用及危害。由于活塞环侧隙和背隙的存在，发动机工作时，活塞环便产生了泵油作用，如图2-44所示。具体来说，当活塞带着活塞环下行时，在惯性力和摩擦阻力的作用下，环紧贴于环槽的上端面，于是环从缸壁上刮下来的机油便充满侧隙和背隙处，如图2-44a所示。当活塞带动活塞环上行时，环又紧贴在环槽的下端面，将机油挤到环槽的上方，如图2-44b所示。如此反复进行，如似油泵将机油不断压入燃烧室，这种现象称为活塞环的泵油作用。

图2-43 发动机气环

图2-44 矩形环的泵油作用

气环的泵油作用对润滑困难的气缸上部是有利的，但应进行有效控制。如果机油窜入气缸燃烧，一方面使机油消耗增加，而且使火花塞沾油而不能产生电火花，并使燃烧室内积炭增多，造成活塞环卡死在环槽内，失去弹性，破坏密封，甚至折断，划伤缸壁。消除或减小泵油作用的措施是：除在气环下面安装刮油环外，广泛采用非矩形断面气环，如扭曲环。

2）油环。油环按结构分为整体式和组合式两种。整体式油环其外圆柱面的中部切有一道凹槽，凹槽底部开有若干个回油用的小孔或窄槽，有的在其背面加装弹性衬垫，既可保证对气缸壁的弹力，又可有较好的柔性，延长其使用寿命。组合式油环由刮油钢片和衬簧组成。发动机活塞的油环由上下两片相互独立的刮油钢片和一个弹性良好的钢丝衬簧组成，刮油钢片刮油作用很强，刮油效果好。(www.daowen.com)

（5）活塞环的组合实例

活塞环的组合取决于很多因素，诸如发动机的用途、类型、强化程度，气缸的材料、表面处理和表面质量，甚至还有生产厂家的传统等。表2-4列出了部分发动机活塞环组合实例，从中可以看出活塞环应用的若干趋势。

表2-4 部分发动机活塞环组合实例

（6）活塞环的损伤

活塞环的常见损伤主要是活塞环的磨损、弹性减弱和断裂。

1）活塞环磨损。活塞环长期在高温、高压、高速下工作，且润滑条件较差，其磨损失效同比气缸磨损至极限的速度快。随着活塞环磨损的不断加剧，活塞环的弹力也逐渐减弱，端隙、侧隙增大，使气缸密封性变差，造成窜机油和漏气，导致发动机动力性和经济性下降。因此，对发动机进行二级维护时，如果气缸的最大圆柱度误差小于使用极限时，可采用更换同一尺寸级别的活塞环方法来改善发动机的性能，延长发动机的大修间隔里程。

2）活塞环断裂。活塞环除正常磨损外，还有断裂损坏。主要是由于活塞环侧隙、端隙过小或在维护、小修更换活塞环时缸肩未刮平、安装不当所致。

（7）活塞环的选配

在发动机大修时应更换所有活塞环，更换时应按照气缸的修理级别选用。必须与气缸、活塞选用同一修理级别的活塞环。在维护或小修中，如需更换活塞环，选用的活塞环修理尺寸级别应与被更换的活塞环相同，绝不允许用加大级别的活塞环通过锉削开口端面的方法，来代替较小级别的活塞环使用。

为了保证活塞环与活塞环槽及气缸的良好配合，在选配活塞环时，还应进行以下检测，其中任何一项不符合要求时，均应重新选配活塞环。

1）活塞环的弹力检验。活塞环的弹力是保证气缸密封性的主要条件之一。一般在弹力检验仪上进行检测，如图2-45所示。检测时把活塞环放在弹力检验仪上，使环的开口处于水平位置，移动检验仪上的量块，把活塞环的开口间隙压缩到标准值，观察秤杆上的示值，应符合技术要求。

2）活塞环漏光度的检测。

①将活塞环平放在已修好的气缸内，用活塞顶部推平活塞环，如图2-46所示。

②在活塞环上盖一个比气缸直径略小的硬纸板做成的遮光板，在气缸下部放置灯光照明，如图2-47所示。

图2-45 活塞环弹力检测

图2-46 用活塞将活塞环推入气缸

图2-47 活塞环漏光检测

③观察活塞环外圆与气缸壁之间是否漏光。

④用塞尺和量角器测量其漏光度，应符合技术要求。活塞环开口处左右对应圆心角30°范围内不允许漏光；同一活塞环上漏光不应多于两处，每处漏光弧长所对应的圆心角不得超过25°；同一活塞环上漏光弧长所对应的圆心角总和不超过45°，漏光缝隙不大于0.03mm。

3）活塞环“三隙”的检测。

活塞环“三隙”的检测见表2-5。