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分类由于内燃机活塞在高温高压高负荷条件下工作,对活塞的要求相对较高,因此主要谈谈内燃机活塞的分类!按使用的燃料来分,可分为汽油机活塞、柴油机活塞、天燃气活塞。按制造活塞的材料来分,可分为铸铁活塞、钢活塞、铝合金活塞及组合活塞.按制造活塞毛坯的工艺来分,可分为重力铸造活塞、挤压铸造活塞、锻造活塞.按活塞的工作状况来分,可分为非增压活塞和增压活塞两大类!按活塞的用途来分,可分为轿车活塞、卡车活塞、摩托车活塞、船用活塞、坦克活塞、拖拉机活塞、剪草机活塞等。
一个活塞往往有三至四个活塞环,它们按照作用的不同,分为气环和油环两大类.气环装在活塞头部上端的环槽内,用来防止漏气,将活塞头部的热量传递到气缸壁,疏散活塞的热量。油环的作用是防止润滑油窜入燃烧室,将气缸壁上过量的润滑油刮回到油底壳,它安装在气环的下方环槽内!只要保证密封功能的要求,活塞环数目少比数目多好,活塞环数目少既保持了很小的摩擦面积,减少功率损耗,又缩短了活塞的高度,相应也就降低了发动机的高度!
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此外,活塞在侧压力作用下还会产生挤压变形!上述变形的综合结果,使得活塞裙部断面变成长轴在活塞销方向上的椭圆!此外,由于活塞沿轴线方向温度和质量的分布都不均匀,导致了各断面的热膨胀是上大下小。活塞环汽车发动机的活塞是发动机中的主要配件之一,它与活塞环、活塞销等零件组成活塞组,与气缸盖等共同组成燃烧室,承受燃气作用力并通过活塞销和连杆把动力传给曲轴,以完成内燃发动机的工作过程。由于活塞处于一个高速、高压和高温的恶劣工作环境,又要考虑到发动机的运行平稳及耐用,因此要求活塞也必须要有足够的强度和刚度,导热性好,耐热性高,膨胀系数小(尺寸及形状变化要小),相对密度小(重量轻),耐磨及耐腐蚀,还要成本低。
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技术要求要有足够的强度、刚度、质量小、重量轻,以保证较小惯性力。导热性好、耐高温、高压、腐蚀,有充分的散热能力,受热面积小!活塞与活塞壁间应有较小的摩擦系数!温度变化时,尺寸、形状变化要小,和汽缸壁间要保持较小的间隙.热膨胀系数小,比重小,具有较好的减磨性和热强度!影响随着汽车整车对发动机的动力性、经济性、环保性及可靠性的要求越来越严格,活塞已发展成为集轻质高强度新材料、异型外圆复合型面、异型销孔等多项新技术于一体的高技术含量的产品,以保证活塞的耐热性、耐磨性、平稳的导向性和良好的密封功能,减少发动机的摩擦功损失,降低油耗、噪声和排放。
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此外,活塞还与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室!活塞顶是燃烧室的组成部分,因而常制成不同的形状,汽油机活塞顶多采用平顶或凹顶,以便使燃烧室结构紧凑,散热面积小,制造工艺简单!凸顶活塞常用于二行程汽油机!柴油机的活塞顶常制成各种凹坑!活塞头部是活塞销座以上的部分,活塞头部安装活塞环,以防止高温、高压燃气窜入曲轴箱,同时阻止机油窜入燃烧室;活塞顶部所吸收的热量大部分也要通过活塞头部传给汽缸,进而通过冷却介质传走。
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由于要求多而高,有些要求互相矛盾,很难找到一个能够完全满足各项要求的活塞材料.现代发动机的活塞普遍用铝合金制造,因为铝合金材具有密度小,导热性好的突出优点,但同时又有膨胀系数比较大,高温强度比较差的缺点,这些缺点只能通过合理的结构设计以满足使用要求!所以,汽车发动机的质量优劣,不但要看采用的材料,同时也要看设计的合理性.汽车中有上万个零件,大至如曲轴、变速箱体,小至弹簧垫圈、螺栓螺帽!每一个零件都有它的作用,象活塞环这样的“小不点”,从形状上看似简单,重量很轻,价格也很便宜,但作用却非同小可!
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由于车用发动机向高强度、高输出功率、轻量化方向发展,活塞环因此厚度变薄、重量变轻,这就要求活塞环具有很高的强度(热疲劳强度)。近年来,以往多用于汽油机上的钢质活塞环被逐渐引入到柴油机领域,一些柴油机开始采用钢质油环。 活塞环高度变小(薄型化)后,活塞环与缸套之间的密封性加强,可以减少机油进入燃烧室的机率,进而能降低排放污染。目前,薄型活塞环已在车用柴油机和汽油机领域逐步得以应用。 车用发动机(尤其是柴油机)正在向高机械负荷、高热负荷、低燃料消耗及低废气排放等方向发展,其对活塞环提出了更高的要求:耐磨、耐拉缸性能,以及对缸套不会造成太大磨耗的滑动特性,进而推动了先进表面处理工艺在活塞环领域的推广普及。例如,在发达国家,尤其是日本的活塞环行业,其钢质环现已大量采用较先进的氮化、喷钼、PVD工艺。