如何正确选择活塞环并将其间隙

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是什么让活塞环的选择和环端间隙对发动机的寿命和功率如此重要？更重要的是，是什么让第一台发动机的点火对正确入侵和生命如此重要？发动机运转的最初几分钟为功率、效率和发动机寿命奠定了基础。在理想的情况下，所有发动机的结构都包括一个动力拉力，以便合适的发动机磨合。然而，如果你像我们大多数人一样，你几乎负担不起建立一个引擎，更不用说增加一个dyno会话的成本。在DYNO上，发动机建造者需要装载发动机，靠在油门上很难坐在活塞环和轴承上，在开阔的道路上更具挑战性。

然而，引擎故障在我们的故事之前。且活塞环在其开始时被选择。在进入活塞环类型之前，我们需要先说一下活塞环的作用。虽然活塞环的工作是显而易见的，但是气缸密封和控油是另一个同样重要的功能，就是通过直接接触将热量从活塞传递到气缸壁。石油也带走破坏性的热量。随着活塞环的摩擦减少、效率和更高的功率变得越来越薄，从活塞到气缸壁的热传递变得更加关键，并且显然在活塞上更加困难。

如果您计划以高性能驾驶，活塞环的选择与活塞的选择一样重要。选择取决于你的发动机如何使用。活塞有三种基本类型：铸造、过共晶和锻造。铸造活塞往往是老派，在大部分轿车和卡车里都是老装备。过共晶活塞是一种高硅铸件，因其硬度和成本而被选中。它们花不了多少钱，而且更耐用。锻造活塞非常坚固，可以承受很多虐待。它们是高性能应用的唯一选择。锻造活塞的缺点是膨胀速度快。他们需要一个更大的活塞到气缸壁的间隙，因为他们使用积极的膨胀率。因此，它们在冷启动时有噪音，可预测的异常噪音，当发动机变热时有安静的声音。

活塞环的宽度是选择活塞环时首先要考虑的因素，这取决于你打算如何使用你的发动机。如果你正在赛车或面临燃油经济性挑战，你需要一个更薄的活塞环，这将产生更少的摩擦和消耗更少的能量。更传统的活塞环尺寸(更宽)适合周末巡洋舰和日常通勤者，因为他们穿着更好，承受更多的负荷。你会从他们那里获得更多的生命。

一天后，标准环形组件是5/64英寸顶部压缩和辅助环，随后是3/16英寸油环组件。这些尺寸适用于环的厚度。5/64英寸(0.078英寸)的厚度需要在气缸壁上施加很大的压力才能实现适当的密封。活塞环制造商称之为径向张力。这样的缺点是摩擦。任何活塞环组件中的最大摩擦力都是由油环引起的。然而，所有三个环的组合摩擦是显著的。它会降低发动机的功率和效率。

汽车工程师们终于意识到，更薄的活塞环组可以减少内耗，提高效率。80年代初，工厂的发动机中出现了1.5mm/1.5mm/3.0mm活塞环组，以减少摩擦。随着活塞环变得越来越薄，用气缸壁密封活塞环所需的径向张力大大减小。这是因为当我们减少接触气缸壁的环的总表面积时，我们可以减少径向张力以在环上产生相同量的载荷。

通过用薄活塞环减少气缸壁的径向张力，我们也减少了活塞环接触气缸壁时产生的摩擦力。我们通过减少多个气缸的内摩擦来增加功率。也可以有把握地说，更薄的活塞环密封更好，这意味着更少的吹通过环(功率损失)。这意味着更多的气缸压力(热能)被捕获在活塞上方，更多的能量被奖励给我们。渐渐的，售后性能行业给我们提供了更多的活塞环组合。

来自Summit racing equipment的Total seal活塞环为先进的发动机制造商提供了更薄、更低摩擦的活塞环套件，使用超薄高级轮廓系列活塞环，顶部为0.9毫米，第二个环为2毫米油环。根据峰会的要求，典型的1/16/1/16/3/16英寸薄环封装被total seal超薄0.9/0.9/2mm的组合所取代，内耗降低高达90%。正是这种先进的环技术给我们带来了性能和效率。

先进的活塞环技术并不便宜。对于一个4.030英寸的钻井来说，经典的1/16英寸环套的总密封成本略高于100美元。密封无盖环的总成本略低于400美元。环形隔板的运行成本更高，接近500美元。

对于性能应用，更多的是选择合适的活塞结构和压缩比，同时选择优化的环包。这首先要从正确选择环形材料开始。一旦选择了材料，就可以选择环的宽度和类型。作为一个例子，活塞提供了一个巨大的环形材料选择，这可能是压倒性的第一。首先，碳钢是一种比传统铸铁更具延展性的材料，可以处理更高的温度而不发脾气，可以更好地承受爆震。铸铁本质上很脆，不如淬硬的锻钢坚固。淬火钢顶环表现非常好，甚至汽车制造商现在也更多地使用它来提高发动机的耐用性。如果你计划增加，氮气，或过度压缩，钢更有意义，因为它比铁更能忍受极端情况。

镀铬环非常受欢迎，但已经失去了人们的青睐，不再被发动机制造商使用。许多铬环面临的问题是，由于其硬度，它们极其困难且难以断裂。更重要的是，他们没有处理好爆震波。不建议使用它们。

除了气体氮化的耐久性之外，一些钢氮化环提供了坚韧的等离子体钼涂层。氮化钢顶环是一个很好的选择，但性能应用，但并不总是最好的，因为它们可能是昂贵的。日本活塞提供了一个大的选择环，如果你是在预算。硬化球墨铸铁是街道性能发动机很好的选择，从传统铸铁中加入镁来提高韧性的灰铸铁，因为球墨铸铁更柔韧。不太可能破。事实上，球墨铸铁的抗拉强度是灰口铸铁和弯曲铸铁的两倍左右，而不是在高应力下断裂。当你考虑成本时，这使得球墨铸铁成为一个可怕的顶环。日本活塞告诉我们，球墨铸铁环提供了等离子钼(Moly)表面涂层，使它们与铁气缸壁更相容。

JE活塞增加了其高质量的race系列环包，这是使用更现代的等离子体-莫利镶嵌技术的球墨铸铁顶环的一个伟大的例子。它产生一个非常坚硬，多孔和耐磨的表面，保留石油和改善润滑，同时减少内部摩擦。通过将含有铬、钼和镍以及其它元素的合金粉末喷涂到环表面的小通道中来施加等离子体。使用极端的热量，粉末金属变成熔融的喷雾，这提供了粘附特性，从而降低了剥落和失效的可能性。这种方法意味着更快的磨合和更好的气缸密封。

第二个活塞环不能承受顶环上的高温和高压。日本活塞告诉我们，它的等离子Mollie环包是一个很好的选择，呼吁碳钢氮化顶环与球墨铸铁第二。这种组合更便宜的版本是Sportsman系列环包，包括等离子喷涂球墨铸铁顶环和灰铁二环，是更便宜的环包。

第三个槽的油环比较简单，大部分为两个密封圈提供碳钢。两个环中间的膨胀器可能不同，但你要问自己的主要问题是：发动机是如何使用的？一旦您选择了“环材料”选项，您就可以根据顶部和第二个环的设计、表面风格、径向厚度和任何可能的特殊处理(如研磨和/或超级或关键精加工步骤)进行下一步决策。整个过程旨在优化环形密封和捕捉活塞上方的气缸压力，并将其转化为动力。

如果你想省钱而不是赛车，峰会赛车设备和高速汽车提供了广泛的选择，速度专业铸造，过共晶甚至锻造活塞。几乎每一台底特律生产的发动机都在那里。过共晶活塞是一个很好的妥协，而不是锻造和铸造，如果你只是去巡航。峰会的技术人员可以为你选择活塞提供最好的建议，同时，你可以选择合适的环包。

本文到此结束，希望对大家有所帮助。

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