活塞

整個活塞主要可以分為活塞頂、活塞頭和活塞裙3個部分。

活塞的主要作用是承受氣缸中的燃燒壓力，並將此力通過活塞銷和連桿傳給曲軸。此外，活塞還與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。

活塞頂是燃燒室的組成部分，因而常製成不同的形狀，汽油機活塞頂多採用平頂或凹頂，以便使燃燒室結構緊湊，散熱面積小，製造工藝簡單。凸頂活塞常用於二行程汽油機。柴油機的活塞頂常製成各種凹坑。

活塞頭部是活塞銷座以上的部分，活塞頭部安裝活塞環，以防止高温、高壓燃氣竄入曲軸箱，同時阻止機油竄入燃燒室；活塞頂部所吸收的熱量大部分也要通過活塞頭部傳給氣缸，進而通過冷卻介質傳走。

活塞頭部加工有數道安裝活塞環的環槽，活塞環數取決於密封的要求，它與發動機的轉速和氣缸壓力有關。高速發動機的環數比低速發動機的少，汽油機的環數比柴油機的少。一般汽油機採用2道氣環、1道油環；柴油機為3道氣環、1道油環；低速柴油機採用3～4道氣環。為減少摩擦損失，應儘量降低環帶部分高度，在保證密封的條件下應力爭減少環數。

活塞環槽以下的所有部分稱為活塞裙。其作用是引導活塞在氣缸中作往復運動並承受側壓力。發動機工作時，因缸內氣體壓力的作用，活塞會產生彎曲變形，活塞受熱後，由於活塞銷處的金屬多，因此其膨脹量大於其他各處。此外，活塞在側壓力作用下還會產生擠壓變形。上述變形的綜合結果，使得活塞裙部斷面變成長軸垂直活塞銷方向的橢圓。此外，由於活塞沿軸線方向温度和質量的分佈都不均勻，導致了各斷面的熱膨脹是上大下小。

由於內燃機活塞在高温高壓高負荷條件下工作，對活塞的要求相對較高，因此主要談談內燃機活塞的分類。

1. 按使用的燃料來分，可分為汽油機活塞、柴油機活塞、天然氣活塞。

2. 按製造活塞的材料來分，可分為鑄鐵活塞、鋼活塞、鋁合金活塞及組合活塞。

3. 按製造活塞毛坯的工藝來分，可分為重力鑄造活塞、擠壓鑄造活塞、鍛造活塞。

4. 按活塞的工作狀況來分，可分為非增壓活塞和增壓活塞兩大類。

5.　按活塞的用途來分，可分為轎車活塞、卡車活塞、摩托車活塞、船用活塞、坦克活塞、拖拉機活塞、剪草機活塞等。

1、要有足夠的強度、剛度、質量小、重量輕，以保證最小慣性力。

2、導熱性好、耐高温、高壓、腐蝕，有充分 的散熱能力,受熱面積小。

3、活塞與活塞壁間應有較小的摩擦係數。

4、温度變化時，尺寸、形狀變化要小，和汽缸壁間要保持最小的間隙。

5、熱膨脹係數小，比重小，具有較好的減磨性和熱強度。[2]

活塞在高温、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作。活塞直接與高温氣體接觸，瞬時温度可達2500K以上，因此，受熱嚴重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時温度很高，頂部高達600～700K，且温度分佈很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是作功行程壓力最大，汽油機高達3～5MPa，柴油機高達6～9MPa，這就使得活塞產生衝擊，並承受側壓力的作用；活塞在氣缸內以很高的速度（8～12m/s）往復運動，且速度在不斷地變化，這就產生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷。活塞在這種惡劣的條件下工作，會產生變形並加速磨損，還會產生附加載荷和熱應力，同時受到燃氣的化學腐蝕作用。

活塞檢驗主要是裙部直徑、活塞環槽高度和活塞銷座孔尺寸的測量：

①活塞的選配應按氣缸的修理尺寸來確定.通常加大尺寸數值標註在活塞頂上；

②在同一系列送魚叢中，其活塞的結構不一定相同，因此在選購活塞時，必須根據發動機的類型選用對應類型的活塞.在同一台發動機上，應選用同一廠牌、同一組或同一產品代號的活塞;同一機型必須使用同一產品代號的活塞，保證活塞直徑差和質量差不超過原廠規定範圍.否則，會引起發動機燃燒不良，工作粗暴，經濟性和動力性下降等故障.因此在選配活塞時，必須根據發動機的類型選用對應型號的活塞。

隨着汽車整車對發動機的動力性、經濟性、環保性及可靠性的要求越來越嚴格，活塞已發展成為集輕質高強度新材料、異型外圓複合型面、異型銷孔等多項新技術於一體的高技術含量的產品，以保證活塞的耐熱性、耐磨性、平穩的導向性和良好的密封功能，減少發動機的摩擦功損失，降低油耗、噪聲和排放。為滿足以上的功能要求，通常將活塞的外圓設計成異型外圓（中凸變橢圓），即垂直於活塞軸線的橫剖面為橢圓或修正橢圓，且橢圓度沿軸線方向按一定的規律變化（如圖1所示），橢圓度精度達0.005mm；活塞縱剖面的外輪廓為高次函數的擬合曲線，輪廓精度為0.005～0.01mm；為提高活塞的承載能力，以提高發動機的升功率，通常將高負荷活塞的銷孔設計成微內錐型或正應力曲面型（異型銷孔）,銷孔尺寸精度達IT4級，輪廓精度為0.003mm。

活塞作為典型的汽車關鍵零部件，在切削加工方面具有很強的工藝特點。國內活塞製造行業通常是由通用機牀和結合活塞工藝特點的專用設備組成機加工生產線，因此，專用設備就成為活塞切削加工的關鍵設備，其功能和精度將直接影響最終產品的關鍵特性的質量指標。

汽車發動機的活塞是發動機中的主要配件之一，它與活塞環、活塞銷等零件組成活塞組，與氣缸蓋等共同組成燃燒室，承受燃氣作用力並通過活塞銷和連桿把動力傳給曲軸，以完成內燃發動機的工作過程。由於活塞處於一個高速、高壓和高温的惡劣工作環境，又要考慮到發動機的運行平穩及耐用，因此要求活塞也必須要有足夠的強度和剛度，導熱性好，耐熱性高，膨脹係數小（尺寸及形狀變化要小），相對密度小（重量輕），耐磨及耐腐蝕，還要成本低。由於要求多而高，有些要求互相矛盾，很難找到一個能夠完全滿足各項要求的活塞材料。現代發動機的活塞普遍用鋁合金製造，因為鋁合金材具有密度小，導熱性好的突出優點，但同時又有膨脹係數比較大，高温強度比較差的缺點，這些缺點只能通過合理的結構設計以滿足使用要求。所以，汽車發動機的質量優劣，不但要看採用的材料，同時也要看設計的合理性。

汽車中有上萬個零件，大至如曲軸、變速箱體，小至彈簧墊圈、螺栓螺帽。每一個零件都有它的作用，像活塞環這樣的“小不點”，從形狀上看似簡單，重量很輕，價格也很便宜，但作用卻非同小可。缺少了它固然汽車動彈不得，甚至它有一點什麼小毛病，汽車也會不正常，要麼耗油大，要麼動力不足。在整個活塞組與氣缸的配合中，活塞組中真正與氣缸缸壁接觸的是活塞環，它填補了活塞與氣缸壁間的空隙，以封閉燃燒室，因此它也是發動機中最容易磨損的零件。活塞環一般由鑄鐵做成，有一定彈性，截面有多種形狀，表面有塗層以增加磨合性能。當發動機運轉時活塞會受熱膨脹，因此活塞環有開口間隙，安裝時為了保持密封性，要將各活塞環的開口間隙位置錯開。一個活塞往往有三至四個活塞環，它們按照作用的不同，分為氣環和油環兩大類。氣環裝在活塞頭部上端的環槽內，用來防止漏氣，將活塞頭部的熱量傳遞到氣缸壁，疏散活塞的熱量。油環的作用是防止潤滑油竄入燃燒室，將氣缸壁上過量的潤滑油刮回到油底殼，它安裝在氣環的下方環槽內。只要保證密封功能的要求，活塞環數目少比數目多好，活塞環數目少既保持了最小的摩擦面積，減少功率損耗，又縮短了活塞的高度，相應也就降低了發動機的高度。

如果活塞環的安裝不當或密封性不好，就會導致缸壁上的機油上竄至燃燒室與混合氣一起燃燒，引起燒機油現象。若活塞環與缸壁的配合間隙過小或活塞環因積碳被卡死在環槽內等情況，活塞做上下的往復運動時，很可能會將氣缸壁刮傷，長時間後會在氣缸壁上形成很深的溝紋，也就是常説的“拉缸”現象。氣缸壁有了溝紋，密封性不良，同樣會造成燒機油的情況。因此應定期檢查活塞的工作狀態，避免以上兩種情況的發生，保證發動機的運行狀況良好。

活塞環在環槽內卡死是由於機油燃燒時產生的積碳造成.還有你所説的活塞環磨損不均勻.和剛換完四配套還是大量燒機油.應該是屬於配件的質量問題.柴油機即使換四配套也需要測量活塞與缸套的配合間隙.別看四配套是組件.其出廠時的裝配並不是很認真.也會有間隙過大的,不妨測量一下.你這種情況應該是由於燒機油引起的活塞環卡死.這種情況主要還是配件問題造成的.安裝四配套的技術是修理工必備的技術,一般不會出現問題.一旦有問題情況會比這嚴重.如敲缸.劃瓦.活塞環斷裂.你説的缺水造成的拉缸配件供應商不會包賠損失的.至於修理工造成的,行外人並不好判斷.除非你不再在這個修理廠裏修,別的修理廠會找到真正原因,並如實的告訴你.如果換新的缸套.活塞及活塞環組件但發動機仍然燒機油.主要由下列原因造成:缸套與活塞的配合間隙過大.活塞環的開口隙過大.缸套內部加工粗糙,缸套有錐度.另外,柴油機的曲軸箱自然通風裝置也需檢查是否暢通.

隨着柴油機輸出功率的不斷提高，活塞承受的熱應力與機械應力也相應上升，從而導致活塞頂燃燒室周壁龜裂、燒蝕，由於硬質氧化的氧化膜能有效改善鋁活塞頂面耐熱性能，對熱龜裂有極其良好的抑制作用，特別是對直噴式柴油機燃燒室邊口處的熱龜裂傾向有明顯的抑制效果，為此，大功率活塞一般都需要進行陽極氧化處理。

發動機在車輛運行中，部分出現活塞敲缸異響。活塞敲缸異響發生的位置在氣缸的上部，是一種類似用小錘敲擊水泥地面的有節奏的“嗒 嗒”聲。發動機在怠速運轉時，聲音明顯且清晰。特別當發動機在低温運轉時，聲音明顯，温度 升高以後，響聲減少以至消失。

活塞敲缸的判斷方法：

（1）逐缸斷油。採取逐缸斷油的方法來確定敲缸的位置，如果斷油至某缸時，聲音明顯的減小或者消失，而當恢復供油時能聽到明顯的“嗒嗒”聲，説明該缸活塞敲缸。

（2）為了進一步證實該缸活塞敲缸，可以將該缸的噴油器卸下來，向氣缸內加入少量的CD級中增壓機油（起密封作用），再裝好噴油器，發動發動機，敲擊聲消失或者減弱，運行一會敲擊聲再度出現，則是該缸活塞敲缸無疑。

產生活塞敲缸的主要原因有以下幾個方面：

（1）活塞同氣缸壁的間隙太大。WD615系列發動機活塞裙部和氣缸的標準間隙為0.143-0.182，最大磨損極限為0.35—0.40。

（2）發動機運行一段時間後，氣缸活塞產生磨損，加之潤滑不好，活塞和氣缸的配合間隙由於磨損而增大，並在第一道氣環略下處出現較嚴重的台階，使活塞敲擊氣缸發出異響。

（3）活塞裙部和氣缸在運行一段時間以後，磨損嚴重，造成嚴重失圓而敲缸。

（4）個別連桿由於種種原因產生變形，造成活塞偏磨，間隙變大而敲缸。活塞敲缸會導致發動機燃油消耗過高、發動機竄機油、機油耗量多、經濟性差。當活塞敲缸嚴重時，還會拉碎活塞，打壞氣缸，以致於連桿斷裂，打壞氣缸體。

遇到活塞敲缸可以採用以下方法處理：

（1）發動機起動後，低温運行時有敲擊聲，温度正常後，聲音消失，可以暫不處理，繼續運行。

（2）發動機温度正常時，有明顯的敲擊聲，應儘量避免高速運行，儘快拆卸維修。

（3）拆下氣缸蓋，抽出活塞以後，發現氣缸嚴重失圓、拉傷，或者活塞和氣缸的間隙太大，應進行更換，更換氣缸套、活塞及活塞環。

（4）如果發現連桿變形，應儘量更換。

柴油發電機活塞連桿組裝配的幾大要點如下：

一、壓裝連桿銅套。安裝連桿銅套時最好用壓力機，也可藉助虎鉗進行，切忌用鐵錘猛打；銅套上的油孔或油槽與連桿上的油孔要對正，以保證其潤滑。

二、裝配活塞及連桿。裝配活塞及連桿時，應注意它們的相對位置和方向。

三、巧裝活塞銷。活塞銷與銷孔為過盈配合。安裝時，應先將活塞放在水或機油中均勻加熱至90℃~100℃，取出後，把拉桿放在活塞銷座孔之間適當位置，然後將塗有機油的活塞銷按既定方向裝入活塞銷孔和連桿銅套內。

四、活塞環的安裝。安裝活塞環時，要注意各環位置和順序。

五、裝入連桿組。 ^[1]