谈汽油机和柴油机活塞环的技术现状及发展趋势

在过去的20多年里，汽车工业的活塞环技术经历了显著的革新。汽油机中，首道压缩环的材质已经从传统的铸铁转变为更耐久的钢环，尤其在欧洲和日本，氮化钢环成为了主流选择。

高转速条件下，低轴向高度的钢环已经成为标准配置，超过90%的发动机采用氮化钢环，而第二道环通常选用成本较低的铸铁环，根据其功能需求，设计出不同的结构和表面涂层。

在欧洲轿车柴油机中，特别是强化发动机，首道压缩环必须使用高强度球墨铸铁（GOE56），第二道环则选用耐磨调质灰铸铁。强化材料的应用旨在增强环侧面的耐磨性，尽管在低轴向高度的钢环上存在槽磨损风险，但在正常使用下，总磨损量差异不大。

尽管柴油机活塞环的轴向高度较高，铸铁环的使用依然广泛，主要归功于铸铁与环槽镶圈材料的良好匹配以及铸铁的优良加工性能。但随着汽缸压力的提升，钢环的应用前景也在逐渐增加，特别是在高压力环境下。

活塞环的结构形式各异，汽油机首道环通常采用矩形设计，工作表面根据燃油消耗和曲轴箱通风需求，采用球形、单边球形或锥形。轿车柴油机中，首道环多采用矩形，双梯形环的比例近年来稳定在30%左右，随着缸径增大，这种设计的使用率也有所增加。

关于轴向高度，汽油机首道压缩环已明显趋向于更低，以适应转速提升和轻量化趋势。对于1.0mm和1.2mm这样的尺寸，氮化钢环是当今开发汽油机时的首选。而柴油机上，活塞环轴向高度保持稳定，尤其是在高爆发压力的场合，轴向高度的调整更注重平衡耐磨性和摩擦功率降低的双重需求。