從功能到原理：柴油發電機組氣環作用及運行機制詳解

揭秘柴油發電機組活塞環中氣環的作用及運行原理？今天亞南電機小編詳細的介紹一下，活塞環是具有彈性的金屬開口圓環，按其功用不同可分為氣環和油環兩種。安裝在活塞頭部上端的是2～4道氣環，下端的是1～2道油環。
氣環的功用是保證活塞與氣缸壁之間的密封，防止活塞上部的高壓氣體漏入曲軸箱。當密封不良時，壓縮沖程中的氣體漏出較多，使壓縮終了的壓力降低，對于內燃機會造成啟動困難。高溫燃氣漏入曲軸箱還會使活塞溫度升高，機油因受熱而氧化變質。除密封作用外，氣環還起傳熱作用。活塞頂部所吸收的熱量，大部分要通過氣環傳給氣缸壁（因活塞頭部并不接觸汽缸壁），再由外部的冷卻介質帶走。
柴油發電機組活塞環的氣環作用及工作原理
氣環，特別是第一道氣環，除了隨活塞沿汽缸壁作高速往復直線運動外，還受到高溫和高壓燃氣的壓力以及潤滑條件差等因素的影響，從而使氣環的力學性能降低，彈性下降，而且會引起潤滑油的炭化，甚至可能造成拉缸和漏氣。因此要求氣環應有足夠的彈力，才能使環的四周緊貼在汽缸壁上，這時高壓燃氣就不可能通過氣環與汽缸壁之間的接觸面漏出。而作用在環上端面的燃氣，使環緊壓在活塞環槽中，使下端面與環槽緊貼。進入環的內側面與環槽之間的燃氣，其壓力向外，使環更加貼緊汽缸壁。因此利用氣環本身的彈力和燃氣的壓力，即可阻止高壓燃氣的泄漏。
活塞環通常采用優質灰鑄鐵或合金鑄鐵制成。為了提高第一道氣環的工作性能，提高其耐磨性，常在第一道氣環的表面鍍上多孔性鉻層或鉬層。近年來，第一道氣環也有用球墨鑄鐵或鋼制成的。在自由狀態下，環的外徑略大于汽缸直徑，裝入汽缸后，活塞環產生彈力壓緊在汽缸壁上，開口處應保留一定的間隙（稱為端隙或開口間隙，內燃機活塞環的開口間隙通常為0.4～0.8mm），以防止活塞環受熱膨脹時卡死在汽缸中。活塞環裝入環槽后，在高度方向也應有一定的間隙（稱為側隙，內燃機活塞環的側隙通常為0.08～0.16mm）。當活塞環安裝在活塞上時，應按規定將各環的開口處互相錯開120°～180°，并且活塞環開口應與活塞銷座孔錯開45以上，以防活塞環裝入汽缸后產生漏氣現象。
為了改善活塞環的工作條件，使活塞環與汽缸更好地走合，有些活塞環采用了不同的斷面，在安裝時要特別注意。氣環的基本斷面形狀是矩形。矩形環易于制造，應用廣泛，其磨合性比較差，不能滿足發動機日益強化的要求。這種普通的壓縮環可隨意安裝在氣環槽內有的發動機采用錐面環結構。這種環的工作表面制成0.5°～1.5的錐角，使環的工作表面與缸壁的接觸面減小，可以較快地磨合。錐角還兼有刮油的作用。但錐面環的磨損較快，影響使用壽命。安裝時有棱角的一面朝下。
有些內燃機采用扭曲環。扭曲環的內圓上邊緣或外圓下邊緣切去一部分，形成臺階形斷面。這種斷面內外不對稱，環裝入汽缸受到壓縮后，在不對稱內力的作用下，產生明顯的斷面傾斜，使環的外表面形成上小下大的錐面，這就減小了環與缸壁的接觸面積，使環易于磨合，并具有向下刮油的作用。而且環的上下端面與環槽的上下端面在相應的地方接觸，既增加密封性，又可防止活塞環在槽內上下竄動而造成泵油和磨損，這種環目前使用較廣泛，安裝扭曲環時，必須注意其上下方向，不能裝反，內切口要朝上，外切口要朝下在一些熱負荷較大的內燃機上，為了提高氣環的抗結焦能力，常采用梯形環。這種環的端面與環槽的配合間隙隨活塞在側向力作用下作橫向擺動而改變，能將環槽中的積炭擠碎，防止活塞環結膠卡住。這種環同普通氣環一樣可隨意安裝。
還有一種形式的氣環桶面環，它的工作表面呈凸圓弧形，其上下方向均與汽缸壁呈楔形，易于磨合，潤滑性能好，密封性強。這種環已普遍用于強化內燃機上。這種環同普通的壓縮環一樣，可隨意安裝在氣環槽內。
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