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不那么起眼的汽车配件之活塞环

字号+作者:冲动的小李 来源:中国改装网 2017-10-13 我要评论() 收藏成功收藏本文

一谈到车,很多坛友都能细数拈来一大堆话题。XX车多少马力,多少扭力,百公里加速多少秒,性能如何,甚至如数家珍。 但是极少有人关心发动机中技术含量最高的零'...

 一谈到车,很多坛友都能细数拈来一大堆话题。XX车多少马力,多少扭力,百公里加速多少秒,性能如何,甚至如数家珍。
但是极少有人关心发动机中技术含量最高的零配件之一:活塞环。

活塞环是活塞式发动机中活塞与缸套壁之间的密封圈,伴随发动机的活塞在气缸中往复运动,活塞环就必须在气缸壁上往复的摩擦。
下图是活塞环的位置图
不那么起眼的汽车配件之活塞环 


活塞环安装在活塞的顶部,主要起到几个功能:
1、密封
要求燃烧产生的膨胀和压缩气体必须被密封在气缸内,而不能跑到活塞外面
2、润滑
要求活塞和缸壁之间的摩擦系数足够小,以减小活塞运行阻力
3、回收机油
在膨胀行程中将缸壁上的润滑油刮下,以避免机油参与燃烧

为什么说活塞环是技术含量非常高的一个零件呢?我们可以做一个简单的实验:左手握拳,右手食指插进去做撸管动作,以你最快的速度抽插30次,感受一下你食指的感受。
什么?你是涡轮增压发动机?好吧,那就让你的妹子抓住你的手再给你加吧劲抽插~~~~

想象一下如果这个速度提升到每秒钟50次,或者每秒钟100次是什么感觉? 如果再把环境温度提高到200摄氏度,力量提高100倍,并且连续不断工作24小时呢?

活塞环就是在这么一个恶劣条件下工作的零部件,是一组一般只有几个毫米宽,一两个毫米厚的金属圆环。

更可怕的是活塞环的三个需求在理论上是相互矛盾的
1、密封和润滑是一对矛盾的需求,众所周知塞子越紧密封就越好,塞子越松密封就越差?如何做到密封尽可能好,但是塞子尽可能松?
这就要求作为塞子密封圈的活塞环在弹性和张力上恰到好处,以确保最佳的密封性时,确保最好的运动性。对一个只有一毫米厚的金属小圈来说,用什么材料,如何做热处理,如何做表面处理,韧性和加工精度要如何保证,都成了需要解决的问题。
2、活塞环以每分钟6000个回合在缸壁上往返(普通家用车的高转速),同时承受巨大的压力和极高的温度。如果是涡轮增压发动机,则承受更大的压力和更高的温度,工作环境则更为恶劣。保护它的只有一个东西“机油”。但是为了避免机油参与燃烧,又要求在膨胀行程时将缸壁上的机油尽可能的刮掉。这就是说一边需要机油的保护和润滑,一边又需要刮除机油。

在确保以上两个要求的同时,还要求它在这样一个环境中工作数年甚至十年,尽可能少的磨损,因为这东西一旦需要更换就需要全面拆开发动机。

那么这么一个简单的小铁圈,在这么严苛的技术要求下,就成了发动机中技术含量最高的零配件之一。优质的活塞环能给发动机带来哪些优势呢?
1、减少摩擦系数,活塞运行更轻松,意味着发动机更省油,马力更强劲。
2、耐磨抗损,长期使用之后,甚至数年活塞环都没有明显的磨损,发动机工作健康。使用数年十数万公里不出现发动机喘振,烧机油和缸压动力下降。
3、维护成本低,对机油品质要求低,各种级别,各种粘度的机油不挑剔。无论高中低档任何型号的机油,只要有基础润滑功能它就能好好工作。
反过来说,劣质的活塞环会意味着带来如下问题
1、发动机阻力大,同样的排量和油耗,输出力量更低,或者同样的输出油耗更高
2、磨损快,新车的时候还可以,多开两年动力下降,油耗提升,烧机油,喘振,尾气冒黑烟蓝烟,各种问题。
3、挑剔机油,必须要保护能力较强的机油来保护,必须要特定粘度系数和等级的机油来保护,否则就要出问题,提高了维护成本
4、一旦需要更换,发动机大解体,成本高昂
PS:以上的特点和问题可能并非活塞环这一个配件的因素,但是活塞环是其中重要的因素之一。

由于活塞环的技术要求高,工作环境恶劣,品质要求高。因此现代汽车工业的活塞环往往不是一个环就能解决问题的。一般家用汽车的活塞上都要安装3-4道活塞环共同作用。第一是每一道起到不同侧重,第二是分散压力团体作战,以弥补目前人类工业金属加工水平无法在单个环上解决的问题。
不那么起眼的汽车配件之活塞环 

当然,活塞环也不是单独作用的,与活塞环配合的汽缸套也是非常重要的组成部分,但是因为缸套体积大,材料多,磨损分散,加工难度低,对表面的要求自然就没有活塞环那么严苛。

活塞环国内现状:
商用和家用汽车的活塞环可以全面国产化,但是和之前介绍的几种零部件一样,大头和高端依然抓在外资手里。
一流供应商:
1、辉门公司(美国)
美国公司,通过收购德国最大的活塞环企业德国格茨公司进入市场,主要用户:奔驰、大众、宝马、通用、福特、克莱斯勒等
2、理研公司(日本)
同样是龙头,主要客户:铃木、大发、大众、本田、丰田、三菱、马自达、日产、奥迪、宝马、保时捷、法拉利、标致一雪铁龙、雷诺、菲亚特
3、帝国活塞环公司(日本)
规模小,但是更专业的一家公司,日系性能车用得很多,譬如什么EVOGTR,Type-R之流的神车:丰田、日产、本田
4、马勒公司(德国)
规模大,龙头之一:通用、大众、福特等
5、日本活塞环公司(日本)
规模小的专业性公司,高端车用的多:丰田、日产、本田、马自达、日野、三菱、福特、宝马 、沃尔沃
6、韩国柳成企业(韩国)
同样是伴随韩国汽车工业崛起而崛起的零配件公司,主要配套给:现代、起亚。

自主情况:
1、安庆帝伯格茨
实际是多国合资(与辉门,帝国合塞环联合合资),配套给:上海大众、一汽大众、天津丰田、神龙富康、东风康明斯、依维柯、长城汽车、长安汽车、一汽锡柴、五羊本田、沈阳三菱
2、华闽南配
有合资背景(引进日本活塞环技术),配套给:沈阳航天三菱、五菱柳机、上汽通用、奇瑞汽车、一汽轿车、一汽马自达、比亚迪汽车、吉利汽车、华晨汽车、江淮汽车、上海华普、天津一汽、重庆力帆
3、福建东亚机械
自主品牌,配套给:东安发动机、长安汽车、柳州五菱、吉利汽车、奇瑞汽车、华晨汽车、上海华普、东风渝安、比亚迪汽车、力帆汽车等。值得一提的是除了汽车以外这家在摩托车市场占有率很高。
4、湖南正圆动力
自主品牌,非常有历史,创建与民国时期,英国剑桥大学的内燃机专家戴桂蕊教授归国创建,中国第一个活塞环制造企业。配套给:上海大众、上海通用、一汽、二汽、北京现代、奇瑞汽车、吉利汽车、东风汽车。

国内企业除了以上以外,还有两百家左右的中小型企业,但规模上且有足够配套能力的就20家上下,基本都生产中低档次产品,企业规模较小,经济效益较差,主要配套给自主品牌汽车,还有汽车零配件市场和维修市场。

一般来说,供应活塞环的公司同时还会供应发动机的气缸缸套,这两者是搭配工作的,一个阴一个阳,如同男女活塞运动,必须配套,很好理解,绝大部分汽车厂家不会自己生产活塞环和缸套。所以缸套这个配件等于也是一起介绍了。

 

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