淺析活塞環(huán)端口的裝配位置(圖

    在發(fā)動機(jī)工作的時候，活塞及活塞環(huán)等機(jī)件將會受熱發(fā)生膨脹。為了防止活塞環(huán)因受熱膨脹而造成缸內(nèi)卡死故障的發(fā)生，在活塞連桿組設(shè)計(jì)、制造和安裝時，活塞環(huán)上一般都留有開口間隙，即端口間隙。而活塞環(huán)端口位置的裝配，對汽缸的密封性具有很大的影響。如果活塞環(huán)端口位置裝配不當(dāng)，將會使發(fā)動機(jī)出現(xiàn)壓縮比下降、啟動困難、功率不足等故障。同時，曲軸箱內(nèi)的機(jī)油也將可能竄入汽缸中參與燃燒，最終將導(dǎo)致機(jī)油消耗量增大、排氣管冒藍(lán)煙、燃燒室和活塞等表面嚴(yán)重積炭等不良狀況。

    為了提高汽缸的密封性，避免高壓氣體的泄漏，活塞環(huán)端口位置的裝配應(yīng)相互交錯成迷宮狀進(jìn)行布置。下面從活塞的受力情況和汽缸內(nèi)的潤滑過程等方面分析活塞環(huán)端口位置該如何布置才合適。

    活塞環(huán)采用灰鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鑄鐵等材料制造，具有一定的脆性，特別是活塞環(huán)的開口兩端部位，由于受到活塞與汽缸壁間的側(cè)壓力作用而容易發(fā)生折斷。為了防止活塞環(huán)開口兩端受過大的側(cè)壓力而折斷，在安裝活塞環(huán)時應(yīng)遠(yuǎn)離壓力較大的位置。

    在曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，活塞通過連桿隨曲軸轉(zhuǎn)動而在汽缸內(nèi)進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動。由于曲軸的特殊結(jié)構(gòu)，活塞在上行過程中，連桿對活塞產(chǎn)生沿連桿方向并指向連桿頂部的作用力，但由于連桿與活塞中心軸線成一夾角，致使該作用力在活塞銷的徑向產(chǎn)生一個分力，而該分力使活塞沿活塞銷的徑向壓向汽缸壁，因此，汽缸壁將給活塞產(chǎn)生反作用力，而該力的方向垂直于活塞銷的軸向方向，其大小則與連桿對活塞的向上推力和連桿與活塞中心軸線的夾角有關(guān)。同樣的道理，活塞在下行的過程中，汽缸壁同樣向活塞銷的徑向產(chǎn)生一個壓力，只不過該壓力是作用于活塞的另一側(cè)面。由此可知，活塞環(huán)端口應(yīng)避免正對在與活塞銷軸向垂直的徑向上。

    在發(fā)動機(jī)活塞連桿組的潤滑中，普遍采用了飛濺的潤滑方式。活塞的結(jié)構(gòu)和活塞環(huán)端口的位置關(guān)系，將會影響潤滑油上竄至發(fā)動機(jī)燃燒室的幾率。如果活塞環(huán)端口忽略活塞結(jié)構(gòu)而裝配不當(dāng)，將會使燃燒室、活塞、氣門等部件表面嚴(yán)重積炭，從而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)工作不良。因此，在安裝活塞環(huán)端口位置時，應(yīng)根據(jù)活塞本身的結(jié)構(gòu)，盡量減少潤滑油通過活塞開口位置向燃燒室上竄的幾率。

    活塞的基本結(jié)構(gòu)分為頂部、頭部和裙部。活塞的頂部是燃燒室的組成部分，在正確安裝活塞環(huán)的情況下，活塞頂部由于活塞環(huán)特別是油環(huán)的作用，潤滑油進(jìn)入該頂部的可能性是很小的。活塞頭部是指活塞環(huán)槽部分，該部分由于為防止活塞環(huán)受熱膨脹而設(shè)計(jì)了側(cè)間隙和背間隙。少量潤滑油由汽缸壁通過上下變化的側(cè)間隙及背間隙而上竄，而這部分上竄的潤滑油，正好使活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)得到有效的潤滑。活塞裙部是指油環(huán)環(huán)槽下端以下部分，包括圓筒形薄壁和活塞銷座孔。活塞裙部主要起導(dǎo)向作用，活塞銷座孔是活塞連桿組潤滑的主要部位。在現(xiàn)代高速發(fā)動機(jī)中，為了減少活塞的質(zhì)量，并保證活塞連桿組的良好潤滑，在活塞不受作用力的兩側(cè)，即沿活塞銷座孔軸線方向的裙部切去一部分。這樣，活塞被切裙部與汽缸壁之間的間隙將增大，致使大量由曲軸箱飛濺的潤滑油進(jìn)入該部位。由此可見，活塞環(huán)的端口位置也應(yīng)避開活塞裙部的切口位置，防止過多的潤滑油通過活塞環(huán)的開口上竄到燃燒室。

    綜上所述，活塞環(huán)的端口位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離以下2個方向的4個位置：

    1．沿活塞銷軸線方向，活塞裙部切口部分相對應(yīng)的位置（圖1中a和b）。

    2．沿活塞銷軸線的垂線方向（即活塞銷的徑向位置，圖1中c和d）。

    因此，根據(jù)活塞環(huán)端口應(yīng)交錯成迷宮狀布置的要求，第一道活塞環(huán)的開口位置應(yīng)安裝在活塞銷軸線左右偏移一定角度的位置上，所偏移的角度應(yīng)略大于活塞裙部切口的邊緣線上，約為45°~50°的方向上；其它各環(huán)按依次間隔90°~180°的要求布置其開口位置。由此形成活塞環(huán)端口呈迷宮狀布置（如圖1中1、2、3、4所示）。