活塞环的作用是什么？它是如何工作的？

活塞环主要分为气环和油环两种类型。

气环的主要作用是保证气缸与活塞之间的密封性，防止漏气，并将活塞顶部吸收的大部分热量传递给气缸壁，由冷却水带走。此外，油环起布油和刮油的作用，下行时刮除气缸壁上多余的机油，上行时在气缸壁上铺涂一层均匀的油膜，从而防止机油窜入气缸中燃烧掉，减少活塞与气缸壁的摩擦阻力。同时，油环还能起到辅助封气的作用。

活塞环在工作过程中会受到气缸中高温、高压燃气的作用，温度较高。活塞环在气缸内进行高速运动，高温下部分机油会出现变质，导致活塞环的润滑条件变差，难以保证液体润滑，从而产生磨损。因此，活塞环需要具备良好的弹性、高强度和耐磨损特性。

在发动机运转过程中，活塞环与高温气体接触会发生热膨胀现象，而周期性的往复运动又使其出现径向胀缩变形。为了保证正常的工作，活塞环在气缸内应具有适当的间隙。其中，端隙（又称开口间隙）是指活塞环在冷态下装入气缸后，环的两端头之间的间隙，一般为0.25~0.50mm。侧隙（又称边隙）是指活塞环装入活塞后，其侧面与活塞环槽之间的间隙，第一道环由于工作温度高，间隙较大，一般为0.04~0.10mm；其他环一般为0.03~0.07mm。

油环侧隙比气环小。背隙是指活塞环装入气缸后，活塞环内圆柱面与活塞环槽底部间的间隙，一般为0.50~1.00mm。油环背隙较气环大，有利于增大存油间隙，便于减压泄油。由于侧隙和背隙的存在，当发动机工作时，活塞环会产生泵油作用，将缸壁上的机油泵入燃烧室，这会导致机油窜入燃烧室，形成积炭，增加机油消耗，并且可能在环槽中形成积炭，使环卡死，失去密封作用，甚至折断活塞环。

活塞环有一个切口，且在自由状态下不是圆环形，其外形尺寸比气缸的内径大些，因此，它随活塞一起装入气缸后，便产生弹力而紧贴在气缸壁上。活塞环在燃气压力作用下，压紧在环槽的下端面上，于是燃气便绕流到环的背面，并发生膨胀，其压力下降。

同时，燃气压力对环背的作用力使活塞环更紧地贴在气缸壁上。压力已有所降低的燃气，从第一道气环的切口漏到第二道气环的上平面时，又把这道气环压贴在第二环槽的下端面上，于是，燃气又绕流到这个环的背面，再发生膨胀，其压力又进一步降低。

如此继续进行下去，从最后一道气环漏出来的燃气，其压力和流速已经大大减小，因而泄漏的燃气量也就很少了。因此，为数很少的几道切口相互错开的气环所构成的“迷宫式”封气装置，就足以对气缸中的高压燃气进行有效的密封。气缸内的燃气漏入曲轴箱的主要通路是活塞环的切口，因此，切口的形状和装入气缸后的间隙大小对于漏入曲轴箱的燃气量有一定的影响，切口间隙过大，则漏气严重，使发动机功率减小；间隙过小，活塞环受热膨胀后就有可能卡死或折断。切口间隙值一般为0.25~0.8mm。第一道气环的温度最高，因而其切口间隙值最大。

矩形环的优点是结构简单、制造方便、散热性好、废品率低；缺点主要是有泵油作用，容易造成机油消耗量过大并有可能形成燃烧室积炭。锥面环的优点是与气缸壁的接触为线接触，密封和磨合性能较好，刮油作用明显，容易形成油膜以改善润滑；缺点是传热性能较差。锥面环主要应用在除第一道环外的其他环。扭曲环是当代汽车发动机广泛应用的一种活塞环，主要是因为扭曲环除具有锥面环的优点之外，还能减小泵油作用，减轻磨损、提高散热性能。安装扭曲环时应特别注意：内圆切槽向上，外圆切槽向下，不能装反。

梯形环的主要优点是能把沉积在环槽中的结焦挤出，从而避免了活塞环被黏结而出现折断，同时其密封性能优越，使用寿命长；缺点主要是上下两端面的精磨工艺较复杂。梯形环在热负荷较大的柴油发动机上使用较多。桶面环的优点是活塞的上下行程都可以形成楔形油膜以改善润滑，对活塞在气缸内摆动的适应性好，接触面积小，有利于密封；缺点是凸圆弧面加工困难，多用于强化柴油发动机的第一道环。