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10.16638/ki.1671-7988.2019.23.051减少发动机活塞漏气量的试验研究程勉宏，龚鹏，李播博（沈阳航空航天大学，辽宁沈阳110100）摘要：文章以解决某发动机活塞漏气量大问题为例，介绍了发动机活塞漏气量的计算与评价方法，分析了活塞漏气量产生的原因及活塞漏气量大对发动机的影响，探讨了解决活塞漏气量大的措施，并通过试验证明采取措施的可行性。
关键词：活塞漏气量；原因分析；试验验证中图分类号：U464.27 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)23-145-03The Experimental Study On Reducing Engine Piston Blow-byCheng Mianhong, Gong Peng, Li Bobo（Shenyang Aerospace University, Liaoning Shenyang 110100 )Abstract: Through solving high piston blow-by of an engine problem, this paper introduces calculation and evaluation of the engine piston blow-by, analyzes cause of the piston blow-by and effect piston blow-by on the engine, explores measures for reducing piston blow-by, experiments prove feasibility of the measures.Keywords: Piston blow-by; Cause analysis; Experimental verificationCLC NO.: U464.27 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)23-145-03前言活塞漏气量表征发动机活塞、缸筒及环组的密封耐久性，反映了气环/活塞/缸套组的气体密封质量，进而表征出发动机的耐久性及老化程度[1]。
浅谈活塞环对发动机的影响活塞环是内燃发动机中的重要部件，它在发动机工作过程中起着非常重要的作用。
活塞环的设计和制造质量直接影响着发动机的性能和寿命。
本文将从活塞环的作用、影响因素以及对发动机的影响三个方面进行浅谈，以帮助大家更好地理解活塞环对发动机的重要性。
一、活塞环的作用活塞环是安装在活塞上面的一个圈状零件，通常由铸铁、开口钢制成，并通过对角度的处理来保证一定的张力。
活塞环主要有三个作用，第一是密封气体，第二是传递发动机内部热量，第三是减少接触摩擦。
活塞环的主要作用是密封气体。
在汽缸内工作的活塞需要保证气体上下密封，以确保燃烧室内的气体不至于泄漏到外界，这样才能保证燃汽缸内的热气体会推动活塞运动，也就是发动机的正常工作。
所以，活塞环的密封性能就显得尤为重要。
活塞环还需要传递发动机内部的热量。
在活塞运动时，活塞环需要对接触表面的热源进行传递，这样才能让活塞本身不会出现温度过高的情况，防止因温度过高对材料造成的影响。
在活塞运动过程中，因活塞与气缸壁之间的间隙比较小，活塞环需要对接触面进行有效的润滑，减少活塞和气缸壁之间的接触摩擦。
这可以减少活塞和气缸壁之间的损耗，延长发动机使用寿命。
二、活塞环对发动机的影响因素活塞环对发动机的影响由多个因素决定，其中最主要的有活塞环的种类、尺寸和材料。
活塞环的种类。
活塞环种类通常分为压缩环、油环和中间调节环。
压缩环的主要作用是封闭气缸上的高压气体，使其不泄漏；油环的主要作用是保证气缸壁和活塞环之间的润滑，并且防止发动机内的机油过多进入燃烧室；而中间调节环则是用来对接触表面进行热量传递。
不同的活塞环种类对发动机性能和寿命的影响也有所不同。
活塞环的尺寸。
活塞环的尺寸要根据具体的发动机参数来确定，尺寸的大小会直接影响到活塞环的密封性能和运动性能。
如果活塞环尺寸选择不合适，会导致气缸内的气体泄漏，从而影响到发动机的工作效率。
活塞环的材料。
活塞环的材料直接决定了其耐磨性、耐腐蚀性和传热性能。
内燃机活塞环的漏气及其应对措施活塞环是内燃机一个非常重要的零件，也是运动摩擦副零件中唯一一个做轴向运动、径向运动和旋转运动（二冲程活塞环因定位销的作用不做旋转运动）的零件。
为确保内燃机能连续有效地工作，将可燃混合气全部有效功传给活塞，必须使气缸与活塞之间的密封性能良好。
而活塞环的作用就像打气筒里的胶碗一样，紧紧贴在气缸壁上，与活塞一起密封气缸的工作腔，使气缸里的气体能形成很高的压力，而不泄漏到曲轴箱里。
1、活塞环的密封原理活塞环是一个具有切口的弹性环，在自由状态下，活塞环不是一个正圆形，其外形尺寸比气缸的内径略大。
它随活塞一起装入缸筒后，便产生了如图1所示的弹力.图1.活塞环的密封机理1—第一密封面2—第二密封面p—环侧气体压力p1—背压力p0—环的弹活塞环紧紧地贴在气缸壁上形成一个密封环带，被称为第一密封面，燃烧室的燃气不能通过活塞环与气缸壁之间的接触面下窜。
同时，活塞环在燃气压力p的作用下，被压紧在环槽的下端面上，形成第二密封面。
于是，燃气只能经过环与环槽的上边隙绕到背隙部位，并发生压力膨胀。
背隙中的燃气压力p1把活塞环外圆压紧向气缸壁，此时的压力已经减小了一些。
压力下降后的燃气只能从第一道环的切口泄漏到第二道环与活塞槽的上边隙中，同样也把第二道气环压紧在环槽的下端面，燃气只得绕到第二道环的背隙中再次发生压力膨胀，此时的压力得到进一步的下降，加上几道气环的切口错开装配，这时的燃气压力经迷宫式封气装置减压后，其流速和压力相对小了许多。
再经过油环组件最后一道“防线”——阻隔式密封的作用，各道气环切口燃气泄漏量越来越少。
活塞环与环槽留有合适的背隙（一般情况下，缸径≤100mm，其背隙为0.40～0.70mm；缸径>100mm，其背隙为0.60～0.90mm），可以防止因活塞环和活塞的膨胀而使环粘在环槽中，提高活塞环滑动面的接触压力，使活塞保持一定的稳定状态，起着相当于空气轴承的作用，防止活塞与缸壁强烈的接触。
第 30卷第 3期2009年 6月华北水利水电学院学报Journal of North China I nstitute ofW ater Conservancy and Hydr oelectric PowerVol 130No 13Jun 12009收稿日期 :2008-11-24作者简介 :秦朝举 (1980— , 男 , 河南叶县人 , 助教 , 硕士 , 主要从事发动机工作过程及电子控制技术方面的研究 .文章编号 :1002-5634(2009 03-0065-02发动机气缸漏气的原因及预防措施秦朝举 , 孙永生 , 祁丽霞(华北水利水电学院 , 河南郑州 450011摘要 :气缸的密封性对发动机的动力性、经济性和使用寿命有着非常重要的影响 . 分析了气门、气缸垫和活塞环漏气的原因 , 提出了相应的预防措施 , 从而保证了发动机的良好性能 . 关键词 :发动机 ; 气缸 ; 漏气中图分类号 :TK407文献标识码 :B题 [1]. 零件有关 . , 磨损、烧蚀、结焦、 , . 因此必须定期进行检查调整 , 以确保其性能良好 .1气门漏气1. 1原因1. 气门积炭 . 由于燃油雾化不良、燃烧不充分、烧机油以及机车低温工作时间较长等原因 , 使气门和气门座的接触面处产生积炭 , 从而产生漏气 .2. 气门偏磨 . 由于空气滤清不净及气门杆和导管的磨损 , 使气门头与气门座发生偏磨 , 失去原有的技术性能 , 破坏了其严密性 , 造成漏气 .3. 气门头部烧蚀 . 气门在高温、高压条件下不停地运动 , 易发生烧蚀而造成漏气 .4. 气门间隙过小 . 气门间隙过小是由于调整不当和气门磨损所造成的 . 当配气机构在工作中受热膨胀后 , 由于气门间隙过小 , 摇臂头就会经常顶住气门杆端 , 使气门关闭不严 , 造成漏气 .5. 气门弹簧弹性减弱或折断 . 气门弹簧由于长期高速工作 , 负荷很大 , 有时因材料质量不好或金属疲劳 , 失去原有的弹性和自由长度 , 甚至折断 , 从而造成漏气 .1. 2预防措施加强保养和维护可以减少或防止发动机气门漏气 , .1. 按期清洁空气滤清器滤芯和疏通排气管道 , 避免其堵塞 , 尽量使发动机吸气足够 , 排气畅通 , 燃油燃烧完全 , 以减少气门积炭 .2. 在保养时 , 认真清洗气缸内的积炭 , 尤其是气门杆、气门座及座口的积炭 , 仔细检查气门锥面的蚀斑数量和接触带宽度 , 当接触带过宽 , 蚀斑多时 , 应用铰刀修整再研磨 .3. 定期检查和调整气门间隙、减压机构及配气相位 , 及时更换或修理磨损的有关零件 .除此之外 , 还有 :保证正常的机油压力 , 以保障配气机构有良好的润滑 ; 维修配气机构时 , 要按技术要求进行修理和装配 ; 使用时 , 尽量避免发动机超负荷作业 , 防止发动机温度过高 , 烧坏气门而漏气 ; 当发现或诊断气门漏气后 , 应立即采取措施 , 及时维护和消除 , 若来不及维护需要继续运行时 , 应减轻负荷、减少供油量 , 加强对漏气空门的润滑和冷却 , 以防卡滞和咬死 [2].2气缸垫漏气2. 1原因气缸垫漏气的原因比较多 , 主要有 :1. 气缸盖螺栓松动 ; 安装气缸盖时 , 拧紧气缸盖螺栓的力矩不够 , 或各螺栓的拧紧力矩不等 .2. 气缸套高出机体平面过高或过低 , 多缸发动机各缸缸套高出机体平面的高度差异过大 , 使气缸盖、气缸垫贴合不严而漏气 .3. 气缸盖与机体接合面不平 , 翘曲变形 (机体不平度不应大于 0110mm , 气缸盖不平度不应大于 0105mm , 气缸垫不能被压紧、压平而漏气 [3].4. 发动机长期大负荷工作、爆震、水套中水垢过厚 , 致使冷却系统的冷却效果下降、燃烧室积炭过多等 , 都会使发动机过热并导致气缸垫材质变脆而损坏 , 最终导致气缸垫漏气 .5. 气缸垫本身质量不合格 , 薄厚不匀 , 导致薄的地方压不实 . 有的气缸垫使用时间过长 , 经过多次拆卸 , 弹性不足 , 也会使气缸垫漏气 .2. 2预防措施1. 气缸盖紧固螺母必须严格按该机使用说明书规定的顺序分 2~3次均匀拧紧 .2. 在安放气缸垫前 , 应检查缸盖、缸体的接合平面的不平度 , 若其不平度超过规定 , 应对平面进行修磨 ; 检查缸套肩台突出缸体平面的高度值 , 多缸机各缸凸出高度值的最大差值不得大于 01103.泵、散热器、、工作状态 . 检查水泵 , 确保没 . 同时 , 检查冷却液量是否足够 , 避免发动机长期大负荷运转 . 按规定定期维护发动机冷却系统、燃油供给系统和配气机构等 , 保证发动机在规定的温度下工作 .4. 选用的气缸垫必须是符合要求、质量可靠的原厂配件 , 对失去弹性的缸垫一般应更换 , 特殊情况下非用不可时 , 可在缸垫两面均匀涂一层 0103~ 0105mm 厚的石墨膏 , 再按规定拧紧 .3活塞环漏气3. 1原因活塞环与气缸套间漏气的原因有以下几点 : 1. 活塞环磨损 , 使活塞环开口间隙及环与环槽间隙变大 .2. 活塞环的开口在活塞上安装位置错误或活塞环窜动后 , 各环的开口并到同一位置 .3. 当活塞环被积炭胶结环卡死在环槽内时 , 失去其原有的弹性 , 丧失其密封作用 .4. 活塞环质量不好或用久后弹性不足 , 造成密封不严 .5. 气缸壁与活塞磨损过大 , 破坏了原来的配合间隙 , 造成漏气 .3. 2预防措施1. 由于影响活塞环磨损的因素很多 , 而且这些因素往往是交织在一起的 , 因而不能只靠改善活塞环本身的结构和材料来解决问题 , 还应该考虑活塞环和汽缸套的材料及良好的匹配、表面处理、结构状态、润滑油及添加剂选择 . 因此活塞环材料应尽量采用耐磨、耐热的优质灰铸铁 ,.., 则必须更换活塞环 .活塞装入气缸时 , 应使各环开口相互错开 . 4. 气缸壁与活塞的配合间隙超过规定的磨损界限时 , 应拆开发动机 , 用厚薄规测量活塞裙部与气缸壁间的间隙 , 测得间隙必须符合此型号发动机的规定要求 , 否则要更换活塞 .5. 当活塞环因积炭卡死在活塞环槽时 , 卸下活塞环 , 在煤油中清洗 , 检查活塞环磨损程度 , 若超差或弹力不足则更换新活塞环 .参考文献[1]吴志红 . 改进活塞环设计降低漏气量 [J ].内燃机配件 , 2003, 30(1 :19-21.[2]谭影航 . 气门漏气对发动机的影响及预防措施 [J ].广西农业机械化 , 2002, 29(3 :38.[3]陈家瑞 . 汽车构造 (上册 [M].北京 :机械工业出版社 , 2005.Rea son s for Ga s L eakage of Eng i n e Cyli n der and Its Preven ti ve M ea suresQ IN Zhao 2ju, S UN Yong 2sheng, Q IL i 2xia(North China I nstitute of W ater Conservancy and Hydr oelectric Power, Zhengzhou 450011, ChinaAbstract:Cylinder sealing has very i m portant effect on power perfor mance, fuel economy, service life of engine . The reas ons for gas leakage of valve, cylinder washer and p ist on ring are analyzed, and the p reventive measures are p r ovided, which are significant f or good perf or mance of engine .Key words:engine; cylinder; gas leakage66华北水利水电学院学报2009年 6月。
浅谈活塞环对发动机的影响
活塞环是发动机中重要的零部件之一，其主要作用是在发动机正常运转时密封缸体和
活塞之间的间隙，以避免燃气泄漏和机油进入燃烧室。
如此一来，活塞环直接影响着发动
机的性能和寿命。
本文将从活塞环的设计、材料、制造工艺等方面，分析它对发动机的影响。
一、活塞环的设计
活塞环的设计直接影响着发动机的性能和耐久性。
良好的设计能够缩小活塞环和气缸
之间的间隙，降低燃气泄漏和机油进入燃烧室的可能性，提高发动机的压缩比和功率输出。
同时，还要考虑活塞环的密封性和耐磨性，以保证发动机的正常运行和寿命。
活塞环的材料一般选用高强度合金钢或铸铁材料，具有较好的硬度、抗热、耐磨性能。
其中铸铁材料相对更经济实用，适用于低功率和经济型发动机；而合金钢材料则适用于高
功率和高性能发动机，其耐高温、抗热震能力更强。
三、活塞环的制造工艺
活塞环的制造工艺直接影响着其精度和质量，对发动机的性能和寿命有着重要的影响。
活塞环的制造过程中，需要控制其尺寸和形状精度，以及表面的光洁度和硬度。
另外，还
需要注意材料的热处理和表面特殊处理，以提高其耐磨性和耐蚀性。
浅谈活塞环对发动机的影响【摘要】活塞环作为发动机中至关重要的部件，其材料选择、分类和作用都直接关系到发动机的性能和寿命。
活塞环的磨损会直接影响到发动机的寿命，而安装不当则会导致发动机性能下降甚至失效。
一旦活塞环失效，将对发动机的运行产生严重影响。
活塞环的设计也直接影响到发动机的效率。
对活塞环的维护保养至关重要，只有加强对活塞环的管理和保养，才能确保发动机长时间稳定运行。
活塞环在发动机中扮演着不可替代的角色，其重要性不可小觑。
只有深入了解活塞环的作用和影响，对其进行正确的选择、安装和维护，才能确保发动机的整体性能和运行效率。
【关键词】活塞环、发动机、性能、磨损、寿命、安装、失效、设计、效率、重要性、维护、保养、整体性能1. 引言1.1 了解活塞环的作用活塞环作为发动机的重要部件之一，起着关键的密封和润滑作用。
活塞环位于活塞上方的环形凸缘中，密封活塞与汽缸壁之间的空隙，防止气体及润滑油的泄漏。
活塞环还承担着保持活塞与汽缸壁的适当配合间隙，减小活塞与汽缸壁的摩擦，有效降低功率损失和热量损失的重要任务。
活塞环的作用可以简单总结为三个方面：密封、润滑和散热。
通过正确的密封作用，活塞环可以保证发动机在高压下正常工作，防止气缸内的压力泄露。
润滑作用则是通过活塞环和汽缸壁之间形成的油膜，减少金属间的直接接触，降低摩擦，延长活塞环和汽缸壁的使用寿命。
而散热方面，活塞环可以将活塞所吸收的热量传导至汽缸壁，有效降低活塞温度，提高发动机的工作效率。
了解活塞环的作用对于理解发动机的工作原理和性能影响是至关重要的。
活塞环的设计材料、工艺和安装对发动机的性能和寿命有着直接的影响，为确保发动机正常运转和延长其使用寿命，活塞环的选择和维护十分重要。
1.2 活塞环材料的选择活塞环在发动机中扮演着至关重要的作用，其材料选择直接影响着发动机的性能和使用寿命。
活塞环通常由高强度和耐磨损的材料制成，常见的材料包括钢铁、铝合金、硅铝合金和钛合金等。
浅谈活塞环优化设计胡传凤;林欣欣【摘要】文章主要介绍活塞环的不同结构对活塞漏气量的影响.通过4种设计方案的试验验证,减小第一道气环闭口间隙、开口倒角、增加正扭结构,增大第二道气环闭口间隙均可以降低活塞漏气量.优化方案经过可靠性验证,活塞漏气量满足设计要求.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)021【总页数】3页(P22-23,40)【关键词】活塞环;漏气量;闭口间隙【作者】胡传凤;林欣欣【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,安徽合肥 230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U462.1活塞漏气量过大，会导致缸内压力降低、发动机功率不足、油耗上升，影响排放指标；破坏油膜，加速机油的老化、变质；甚至会造成拉缸拉瓦等事故。
因此，有效控制活塞漏气量一直是主机厂关注和为之攻关的问题。
本文主要以某柴油机活塞环开发过程为例，结合发动机的实际情况，对活塞环进行优化，在保证整机性能及机油耗的前提下，达到降低活塞漏气量的目的。
某发动机400h全速全负荷试验，实测磨合后和每100h的漏气量，具体如图1所示，可见发动机在高转速下的漏气量远超过设计值60L/min。
从试验数据来看，漏气量大是从发动机运行初期到试验结束，特别是转速较高时，一直比较大；同时拆机后查看活塞、活塞环、气缸套未发现有异常磨损，贴合正常。
对气缸孔变形量进行检测，数据也在正常范围内如表1所示，排除了缸孔变形引起的活塞环对口而产生的漏气量偏大。
因此将着重点放在活塞环自身的优化设计上。
据资料介绍，第一道气环将密封 80%-90%的气体。
应该重点针对第一道气环，同时考虑第二道环与之平衡，进行优化。
故减小活塞漏气量主要从以下两个方面考虑：第一道气环优化：直接减小漏气通道，以减小漏气量：减小活塞第一道气环的闭口间隙和开口处倒角。
同时将第一道气环增加正扭结构，这样使环与气缸壁的面接触变成了环外圆下棱边与气缸壁的线接触，增强密封性；具体如图2所示。
降低汽车空调涡旋压缩机排气温度的结构分析唐景春;左承基【摘要】为了减少汽车空调用涡旋式制冷压缩机排气过程的等容压缩功率损失，降低涡旋压缩机的排气温度，提高其制冷性能指标，对静涡旋盘排气口内壁作了勾内环槽的结构改型。
通过数值方法模拟了具有内环槽结构的排气口中气体流动的静压力场，并通过性能对比实验验证了排气口结构改型后涡旋压缩机的制冷性能指标。
模拟计算及性能实验结果表明，排气口结构改型后涡旋压缩机的各项制冷性能指标得到了明显提高。
%In order to reduce the discharge temperature on vehicle air--conditioning scroll compressor,it is necessary that the isovolumetric recompression process of discharge gas must be reduced. The inner slot structure in exhaust port of fixed scroll was built for improving the performance of the vehicle air--conditioning. The static pressure of gas in exhaust port with inner slot structure was simulated. The performance for two kinds of scroll compressor were analyzed based on experimental results. The results show that the scroll compressor cooling performance is improved accordingly.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2012(023)002【总页数】3页(P248-250)【关键词】汽车空调;涡旋压缩机;排气温度;数值模拟;性能实验【作者】唐景春;左承基【作者单位】合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TB6520 引言涡旋式制冷压缩机由于具有体积小、容积效率高、动力性能好等诸多优点，在当代汽车空调系统中得到了广泛的应用。
怎样减少汽车发动机活塞环的磨损活塞环是发动机的重点件之一 , 其工作的利害直接影响发动机的性能。
同时 ,活塞环又是易损件 ,检修活塞环时 ,往常要吊出活塞 , 所以 ,常常把检修或改换活塞环的时间作为发动机的第一次检修期限。
最近几年来 , 因为发动机向高速和加强方向发展 , 活塞环的工作条件愈来愈苛刻 ,对其耐磨性也提出了更高的要求。
活塞环的磨损及影响要素汽车发动机的活塞环和缸套之间的磨损拥有以下几个特色: 1.活塞环在上下止点之间作来去运动,速度从静止状态变化到最高达30m/s左右,这样频频的做大幅度变化。
2.做来去运动时 ,在工作循环的进气、压缩、做功和排气行程中,汽缸压力变化很大。
3.因为受焚烧行程的影响,活塞环的运动常常是在高温下进行的, 特别是第一道气环, 在高温高压及焚烧生成物所产生的化学作用下,油膜很难成立,使其实现完整润滑比较困难 ,而常常处于临界润滑状态。
依据磨损机理 ,活塞环磨损可分为正常磨损、熔着磨损 (划伤 , 擦伤、磨料磨损及腐化磨损。
但这些磨损现象不会独自出现 ,而是同时存在并且互相影响。
依据磨损部位 , 活塞环磨损又可分为滑动面磨损和上下端面磨损。
一般来说 ,滑动面磨损比上下端面磨损大 ,滑动面主假如熔着磨损和磨料磨损 ; 上下端面则以因活塞做来去运动而惹起的撞击磨损为主。
活塞环滑动面最大磨损常出此刻汽缸上止点地点 , 因为该处受高温气体作用 ,损坏了油膜 , 造成易于熔着的条件 ,进而加快了活塞环的磨损。
往常所谓的正常磨损实质上包括了稍微的熔着磨损和磨料磨损。
各道环滑动面磨损量不同样 ,第一道气环磨损量最大 ,第二道环约为第一道的一半左右 ,油环的磨损量最小。
比如 ,装在斯太尔WD615 发动机上的活塞环经过500h 靠谱性试验后, 第一道气环张口空隙磨损为0.4~0.6mm ,第二道张口空隙磨损为 0.25~0.4mm ,油环张口空隙磨损为0.3~0.55mm 。
