淺析活塞環端口的裝配位置

活塞環體積雖小，但其作用卻舉足輕重。它保證了發動機汽缸壁與活塞之間的密封性，防止汽缸中的高溫、高壓燃氣進入曲軸箱，同時還阻止了機油竄入汽缸中燃燒。

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

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

活塞環采用灰鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鑄鐵等材料制造，具有一定的脆性，特別是活塞環的開口兩端部位，由於受到活塞與汽缸壁間的側壓力作用而容易發生折斷。為了防止活塞環開口兩端受過大的側壓力而折斷，在安裝活塞環時應遠離壓力較大的位置。

在曲軸運轉的過程中，活塞通過連桿隨曲軸轉動而在汽缸內進行上下往復運動。由於曲軸的特殊結構，活塞在上行過程中，連桿對活塞產生沿連桿方向並指向連桿頂部的作用力，但由於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，汽缸壁將給活塞產生反作用力，而該力的方向垂直於活塞銷的軸向方向，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。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生一個壓力，只不過該壓力是作用於活塞的另一側面。由此可知，活塞環端口應避免正對在與活塞銷軸向垂直的徑向上。

在發動機活塞連桿組的潤滑中，普遍采用了飛濺的潤滑方式。活塞的結構和活塞環端口的位置關系，將會影響潤滑油上竄至發動機燃燒室的幾率。如果活塞環端口忽略活塞結構而裝配不當，將會使燃燒室、活塞、氣門等部件表面嚴重積炭，從而導致發動機工作不良。因此，在安裝活塞環端口位置時，應根據活塞本身的結構，盡量減少潤滑油通過活塞開口位置向燃燒室上竄的幾率。

活塞的基本結構分為頂部、頭部和裙部。活塞的頂部是燃燒室的組成部分，在正確安裝活塞環的情況下，活塞頂部由於活塞環特別是油環的作用，潤滑油進入該頂部的可能性是很小的。活塞頭部是指活塞環槽部分，該部分由於為防止活塞環受熱膨脹而設計了側間隙和背間隙。少量潤滑油由汽缸壁通過上下變化的側間隙及背間隙而上竄，而這部分上竄的潤滑油，正好使活塞環在環槽內得到有效的潤滑。活塞裙部是指油環環槽下端以下部分，包括圓筒形薄壁和活塞銷座孔。活塞裙部主要起導向作用，活塞銷座孔是活塞連桿組潤滑的主要部位。在現代高速發動機中，為了減少活塞的質量，並保證活塞連桿組的良好潤滑，在活塞不受作用力的兩側，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入該部位。由此可見，活塞環的端口位置也應避開活塞裙部的切口位置，防止過多的潤滑油通過活塞環的開口上竄到燃燒室。

綜上所述，活塞環的端口位置應盡量遠離以下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，根據活塞環端口應交錯成迷宮狀布置的要求，第一道活塞環的開口位置應安裝在活塞銷軸線左右偏移一定角度的位置上，所偏移的角度應略大於活塞裙部切口的邊緣線上，約為45°~50°的方向上；其它各環按依次間隔90°~180°的要求布置其開口位置。由此形成活塞環端口呈迷宮狀布置（如圖1中1、2、3、4所示）。