注：活塞環因為功能的不同分為壓縮環（氣環）、刮油環和承磨環。
通過下圖發動機的運行原理我們可以看出，氣缸蓋、氣缸還有活塞構建起一個密閉的空間，燃油在這個密閉的空間裡劇烈燃燒膨脹推動活塞做工，把內能轉化為機械能。那麼作為運動部件的活塞是如何密封住高壓燃氣的呢？
發動機原理
接觸過發動機的人都知道，活塞本體和氣缸之間是有一定的間隙的，在活塞本體上加工有活塞環槽，把活塞環（氣環+油環）裝入環槽中（注：裝環時活塞環搭口需要錯開一定角度），然後再裝入氣缸中。因為我們把活塞裝入氣缸中時，需要把活塞環壓緊才能裝入進去，所以其進入氣缸後，壓縮環自身的彈力馬上會使壓縮環緊緊壓在汽缸壁上，這樣活塞本體和氣缸的間隙就被壓縮環塞滿了。
活塞
這時如果我再問：活塞是如何密封住高壓燃氣的呢？這時肯定有人會說：靠壓縮環的彈力來密封的。說實話我在沒學船舶柴油機之前也一直是這樣的認為的，但是事實真的如此嗎？就用我最熟悉的船舶柴油機來說，其中高速機的最高爆炸壓力能到達20MPa以上，大型低速機也能達到10幾MPa，這麼大的壓力能頂起上千米的水柱。大家想想，當這麼大的壓力作用在壓縮環上，你認為就壓縮環那個連手都可以壓的動的彈力，真的能密封的住這麼大的壓力嗎？
活塞環
帶著疑問，我們接著看下圖，我們會發現活塞環槽其實比壓縮環要大一些，這樣燃氣的壓力就可以進入到壓縮環和活塞環槽的間隙中去。
活塞的剖面圖
這時燃氣的壓力直接作用在壓縮環上，其向下的作用力使壓縮環緊緊壓在活塞環槽的下壁上；而另一個作用力使壓縮環緊緊的壓在氣缸壁上，這時我們就會恍然大悟，
原來壓縮環的密封是通過燃氣自身的作用力，加上壓縮環的彈力來實現的啊！
壓縮環的密封原理示意圖
其實採用壓縮環密封還能帶來很多的好處。
第一點，因為活塞在氣缸中是往復運動，使其很難形成良好的潤滑，加上高溫，所以其工作環境非常惡劣，磨損嚴重。這樣當我們採用壓縮環來密封時，壓縮環出現一定磨損時，燃氣的作用力和壓縮環自身的彈力依然會讓壓縮環緊緊貼在汽缸壁上，這就類似於磨損後的補償，這樣能延長壽命，提高密封可靠性。
第二點，壓縮環的成本相較於活塞本體的成本要低的多，這樣在出現嚴重磨損時，我們只需要更換壓縮環就行，這樣能大大減少成本。
第三點，因為壓縮環與氣缸的接觸面積較小，所以能減少摩擦阻力，提高發動機的效率；同時也能減少活塞頭的熱量傳遞給氣缸。
當然這樣設計效果確實好，但是也會帶來一些問題，其中最主要的就是泵油現象。相信有些人是第一次碰到這個詞，下面就有我來給大家講解一下。
筒形活塞式發動機的氣缸一般採用飛濺潤滑，其是通過曲柄銷軸承的迴轉運動把潤滑油甩到氣缸壁上的，活塞和缸套之間的潤滑就是依靠飛濺來的潤滑油進行潤滑的。
飛濺潤滑
這時我們會發現活塞下行的時候（吸氣行程），壓縮環受到氣體力、摩檫力和慣性的作用，壓縮環會緊貼活塞環槽的上壁，這樣在活塞下行的過程中，壓縮環會把附著在汽缸壁上的滑油刮進活塞環槽的間隙中；而當活塞開始上行時，壓縮環因為受到反向的作用力，又會緊緊貼在活塞環槽的下壁上，這樣就會把滑油擠到壓縮環上面去，這樣一步步的泵油，最終滑油會進入燃燒室。
壓縮環的泵油原理
滑油進入燃燒室可不是好事，這樣不僅會增加滑油的消耗量（燒機油），還會嚴重汙染活塞、氣缸、氣閥、排氣道等，所以筒形活塞發動機要在活塞壓縮環下面設置刮油環。
燒機油嚴重汙染髮動機
作者：小船人的夢想 2018年10月13號
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