学习知识之主机活塞环（Piston Ring）
活塞环是金属密封件，有三方面的功能：
参考以下图片，从结构上理解一下：
主要功能-密封，包括以下四个方面：
1.燃烧室与曲拐箱；
2.活塞环与缸套；
3.活塞环与活塞；
4.环端到环端。
次要功能：活塞到缸套的热传导（图中，黄色箭头示意）
另外还有以下功能：
1.避免机油从曲轴箱流向燃烧室；
2.缸套表面形成均匀油膜。
3.导向功能
活塞环的发展历程
这是在网上找到一个发展历程，主要是从材料和涂层的发展给出的一个时间线。
下面从几个方面对活塞环进行介绍：
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活塞环结构
从发展历程来看，涂层是很重要的一个发展方向，为了能够明白涂层的重要性，我们必须了解一下活塞环的结构。最新的活塞环结构包括基材，耐磨涂层，磨合涂层和侧面涂层。而在早期，活塞环只有基材，磨合层，没有耐磨层和侧面涂层。
1.基材占据了活塞环的绝大部分；
2.其次是耐磨层，它是最重要的一部分，陶瓷涂层是金属陶瓷，它是一种部分是陶瓷，部分是金属的复合涂层材料。这两种成分结合成一种材料，金属部分具有高弹性耐久性，陶瓷部分具有高温和抗咬合性，提高了活塞环整体耐磨性。
3.磨合涂层是为了早期能与缸套进行磨合，磨合涂层是一种具有氧化铝氧化不溶物的青铜基涂层，它有如下功能：
a. 磨合涂层用作安全缓冲，以防止在磨合过程中出现拉缸问题；
b. 活塞环磨损后继续使用，会对缸套形成乌黑痕迹或孔抛光，换上新的活塞环，磨合涂层的基体可重新建立了缸套的开放颗粒结构（石墨）；
c. 此外，磨合涂层还降低了磨合过程中气缸的油耗。
4.侧面涂层一般与活塞头上活塞环槽一致，镀铬，侧面磨损导致窜气和LOC增加，并影响运行表面涂层！
下面是对于活塞环使用时长的对比，由于有陶瓷耐磨层，活塞环使用寿命显著增加。
专利公司也在近期给出了一个指导文件，用于估算活塞环的使用时长。服务信SL2019-685，大家可以参考我以前的文章，去查看。
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活塞环槽
对于不同缸径主机和不同位置，有不同的设计环槽用于压力释放（CPR=Controlled Pressure Relive）。分为CPR-CL（controlled leakage）和CPR-POP（Ports on Plane）。一般60及以上缸径主机，设计为CL槽，每道环上的槽的数量是变化的。而对于26-50缸径主机，顶环为POP槽，其余几道环还是CL槽，但是也有全部是CL的设计。
POP槽
布置在活塞环的底部，数量根据设计要求。
CL槽
布置在活塞环侧面，倾斜45°。相邻两道环的倾斜方向相反，槽的数量也是根据设计要求。
POP槽
CL槽
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活塞环搭口
活塞环是断开的，为了保证密封，活塞环的搭口，也有两种：Double S-lock和Oblique cut （斜切口）。
早期设计的四道环，只有第一道是Double S-lock，其余三道是斜切口；对于三道环设计，每道都是Double S-lock。
早期设计，不带耐磨层活塞环布置
刚开始引进陶瓷环时，只有顶环为陶瓷环，其余的仍为旧设计。
最新设计，三道环，每道环都有陶瓷耐磨层
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活塞环与活塞头配合
通过上面的图片和视频，我们会发现，对于四道环设计，顶环为High ring，另三道为Low ring。High ring 与 Low ring除了搭口不一样外，厚度也是不一样的。相应活塞头上的活塞环安装槽高度也就一样。因此，即使专利公司允许在设计有四道活塞环安装槽的活塞头也可以用三道活塞环，此时需要注意三道环的区别。
由于专利公司会根据自己积累的数据和主机的运行情况，对于不同的机型和不同的燃料，会在不断地更新设计。以上信息，仅供大家参考学习，不作为实际指导。想要了解具体的情况和设计，请关注本公众号。
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