摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)有四沖程和二沖程之分，國(guó)內(nèi)的摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)排量一般在 50 ～ 250mL 之間。現(xiàn)代摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高（四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá) 6000 ～ 10000r/min 左右，二沖程也達(dá) 4000 ～ 8000r/ min ）、功率大、熱負(fù)荷高，燃燒室內(nèi)承受巨大爆發(fā)力的沖擊和高溫。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)活塞頭溫度達(dá) 300℃ 左右，裙部的工作溫度也達(dá) 150℃ ～ 180℃ 。活塞環(huán)始終處于高溫、高壓、高速、高負(fù)荷的工作狀態(tài)，且所受的力十分復(fù)雜。活塞環(huán)、活塞和缸套之間為移動(dòng)式接觸面，屬典型的滑動(dòng)摩擦，特別是第一道環(huán)直接接近燃燒室，工作環(huán)境尤為苛刻。顯然，在高溫、高壓、高速、高負(fù)荷的工作條件下，活塞環(huán)必須保持良好的熱穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度，并且具有硬度高、剛性好、彈力強(qiáng)、耐磨性好、控油能力強(qiáng)、與缸孔內(nèi)壁貼合性好等性能。為適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)不斷強(qiáng)化的需要，對(duì)活塞環(huán)的功能要求更為嚴(yán)格，既要保證良好的密封效果，又要減少摩擦功耗損失，故活塞環(huán)趨向矮型化、低張力化。
一、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
四沖程和二沖程摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)具有很大的不同，所以它們的活塞環(huán)結(jié)構(gòu)和功能亦不同。四沖程的活塞環(huán)，第一道氣環(huán)原為球墨鑄鐵外圓鍍鉻，現(xiàn)多采用馬氏體高鉻合金并經(jīng)氮化處理，其表面硬度高達(dá) HV1000 ～ 1200 （基體硬度為 HV300 ～ 500 ）、耐磨性和耐腐蝕性均好。第一道環(huán)外圓為桶面，桶面環(huán)和缸套的接觸面積小，壓力較大，磨合后，桶面兩端形成塌角。這種兩端略塌下的磨滑面，有利于環(huán)在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)形成穩(wěn)定的油膜，不僅減少磨損，且有利于密封。第二道環(huán)采用合金鑄鐵錐面環(huán)，其外圓上小、下大的錐面，與缸壁接觸面積小，壓力增加，也有利磨合和密封。活塞環(huán)上行時(shí)易形成穩(wěn)定的油膜，下行時(shí)，則可將汽缸壁上多余的潤(rùn)滑油刮下，而且，鑄鐵表面具有點(diǎn)狀孔隙，便于貯存潤(rùn)滑油，減少環(huán)與缸壁的磨擦，提高環(huán)的耐磨性。油環(huán)采用鋼帶組合式，接觸壓力高，且壓力分布均勻，上、下刮片的外圓均鍍有硬鉻層，現(xiàn)又有上、下刮片經(jīng)氮化處理，刮油能力強(qiáng)，經(jīng)久耐磨，適應(yīng)性好，能較好地適應(yīng)汽缸的不均勻磨損和活塞變形等造成的影響，防止結(jié)膠、積渣，具有良好的控油能力，既能阻止過多的潤(rùn)滑油進(jìn)入燃燒室，又能較好地保持活塞環(huán)和缸壁的潤(rùn)滑。這是目前四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)最佳的組合結(jié)構(gòu)形式。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，所以，它的活塞環(huán)由兩道壓縮氣環(huán)組成，材料多為球墨鑄鐵，外圓鍍硬鉻。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑，主要是靠曲軸箱內(nèi)掃氣的油霧或以潤(rùn)滑油和燃油分離供油的方式進(jìn)行潤(rùn)滑，所以二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)、曲軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑油和燃油充分稀釋、混合，并具有很好的減磨和抗高溫?zé)Y(jié)能力，保證零部件的良好潤(rùn)滑并且有清凈性。另外，進(jìn)入燃燒室的混合氣要求完全燃燒，避免燃燒不完全引起火花塞積碳、生垢、點(diǎn)火提前、排氣口堵塞、排放煙霧等。兩道壓縮氣環(huán)主要起著密封和導(dǎo)熱的作用，為防止其運(yùn)動(dòng)在進(jìn)、排氣口處卡死，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)的開口處開有定位槽。
二、活塞環(huán)損壞的形式和原因
1. 粘著磨損。即俗稱“拉缸”粘著磨損產(chǎn)生的主要原因是活塞環(huán)與缸壁滑動(dòng)面過熱，潤(rùn)滑油膜被燒損破壞，使活塞環(huán)和缸壁摩擦表面上凸尖面直接接觸，形成局部高溫造成摩擦表面燒損。特別是在高溫高速下處于邊界磨擦或干磨擦狀態(tài)，更易導(dǎo)致活塞環(huán)與缸壁之間金屬表面元素的物質(zhì)轉(zhuǎn)移，且在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面上形成線狀擦傷和局部熔焊，即活塞環(huán)圓周滑動(dòng)面、活塞裙部和缸壁擦傷、粘著，嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生咬缸（抱缸）故障。產(chǎn)生拉缸的主要原因如下。
（ 1 ）發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，破壞潤(rùn)滑油膜由于摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過高，缸頭過熱，引起各摩擦副之間潤(rùn)滑條件惡化，排氣門燒蝕，活塞異常變形，破壞汽缸、活塞、活塞銷及活塞環(huán)等摩擦副相配零部件間的正常裝配關(guān)系，甚至活塞環(huán)卡死在環(huán)槽中，加速熔著磨損。引起過熱的因素有： ① 初期磨合時(shí)，缸壁、活塞和活塞環(huán)的摩擦表面凸尖部分容易產(chǎn)生局部較高負(fù)荷，使其表面產(chǎn)生高溫。 ② 風(fēng)冷或強(qiáng)制風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體散熱片被油泥、污垢堵塞，影響散熱。 ③ 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)不注意及時(shí)添加冷卻液，或冷卻液不足、泄漏，引起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。 ④ 超負(fù)荷工作，長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)行和連續(xù)工作，缸頭容易過熱。 ⑤ 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工況惡化、爆震，點(diǎn)火過早，或使用低標(biāo)號(hào)汽油或劣質(zhì)汽油。 ⑥ 潤(rùn)滑油過量或過少。
（ 2 ）使用劣質(zhì)或牌號(hào)不對(duì)的潤(rùn)滑油，致使?jié)櫥涣加捎谀ν熊嚢l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，摩擦副之間的潤(rùn)滑油膜承受的擠壓強(qiáng)度大（一般在 50 ～ 100kgf/cm 2 左右），必須使用優(yōu)質(zhì)專用潤(rùn)滑油。而且由于四沖程和二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)差異很大，所使用的潤(rùn)滑油亦不相同，不能誤用。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有獨(dú)立的燃油系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑油不進(jìn)入燃燒室。專用潤(rùn)滑油中含有二硫化磷酸鋅鹽（ ZDDP ）等抗氧化、抗腐蝕劑，灰分含量高。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油和潤(rùn)滑油是在曲軸箱內(nèi)充分稀釋、混合，形成混合氣體油霧，然后進(jìn)入燃燒室充分燃燒的。所以該潤(rùn)滑油不能像四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油含高灰分的清凈分散劑、 ZDDP 、粘度指數(shù)改進(jìn)劑等聚合物，如誤用，則四沖程潤(rùn)滑油中的 ZDDP 易生成沉淀物，并使火花塞積垢，排氣口堵塞，活塞上生成漆膜等；高灰分含量則將導(dǎo)致二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前，發(fā)生爆燃，損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，燒蝕活塞頂。單級(jí)基礎(chǔ)油中的高粘度易產(chǎn)生沉淀物和煙霧，多級(jí)油含有相對(duì)氧化穩(wěn)定的聚合物，會(huì)使燃燒不完全，導(dǎo)致沉積嚴(yán)重，排氣堵塞。反之，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)誤用二沖程的專用潤(rùn)滑油，由于不含高灰分的清凈分散劑，易引起汽缸活塞組件的結(jié)灰和粘環(huán)，而且缺少 ZDDP 、粘度指數(shù)改進(jìn)劑等添加劑，不能滿足四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求，易造成四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)腐蝕和磨損。摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油必須定期更換，使用時(shí)間過長(zhǎng)，潤(rùn)滑油老化，穩(wěn)定性變壞，潤(rùn)滑油氧化、變質(zhì)、積碳，潤(rùn)滑油性能下降，甚至失效，也常是導(dǎo)致活塞環(huán)“拉缸”的重要原因之一。
（ 3 ）潤(rùn)滑系統(tǒng)故障造成機(jī)油流量不足，壓力過低 ① 機(jī)油泵磨損或維護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致泵油能力下降。 ② 機(jī)油過濾網(wǎng)堵塞或局部被堵塞，處于似堵非堵的狀態(tài)，導(dǎo)致機(jī)油量不足、壓力過低。 ③ 機(jī)油濾清器失效，濾心被堵住，油路被油泥、污垢堵塞。 ④ 箱體、缸頭蓋上油道孔被堵塞。 ⑤ 維護(hù)保養(yǎng)欠及時(shí)。 ⑥ 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油比例配比量不當(dāng)或配制方法不對(duì)，潤(rùn)滑油未能在燃油中充分溶解。、
（ 4 ）違反操作規(guī)程，使用、維護(hù)不當(dāng) ① 忽視磨合期的使用和維護(hù)，不限速、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，不注意磨合期的例行維護(hù)保養(yǎng)或方法不對(duì)。 ② 出車前，不預(yù)熱升溫，狂轟油門或突變油門，突變載荷，引起潤(rùn)滑不良，活塞環(huán)擦傷。 ③ 發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。 2. 磨料磨損磨料磨損不僅造成活塞環(huán)圓周工作面的磨損，而且使活塞環(huán)上、下端面以及活塞環(huán)槽間形成機(jī)械性的研磨作用。活塞環(huán)槽與環(huán)的間隙過大，導(dǎo)致活塞環(huán)在環(huán)槽中上、下運(yùn)動(dòng)幅度增大，引起機(jī)械性磨損，并且“泵油”作用加劇，燒耗機(jī)油，積碳嚴(yán)重，形成惡性循環(huán)。應(yīng)當(dāng)指出，不論是氮化活塞環(huán)或鍍鉻環(huán)，最忌磨料的損害，因?yàn)榛覊m中含量最多的是 SiO 2 ，其顆粒小、硬度高達(dá) HRC50 以上，對(duì)汽缸壁和活塞環(huán)的圓周工作面及上下端面磨損嚴(yán)重。而氮化環(huán)和鍍鉻環(huán)的硬質(zhì)層都是有限的，大概約為 0.06 ～ 0.08mm ，根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料表明， 1g 的灰塵進(jìn)入汽缸，其結(jié)果是導(dǎo)致缸壁磨損 0.01mm ，活塞環(huán)的鍍鉻層或氮化硬質(zhì)層將磨損 0.04 ～ 0.06mm ，磨料對(duì)其的磨損速度極其快速，一旦硬質(zhì)層磨掉，活塞環(huán)的耐磨性將急劇下降，并使其密封和控油能力在極短的時(shí)間內(nèi)失效。磨料磨損的硬質(zhì)顆粒主要來自下述幾方面。
（ 1 ）空氣濾清器失效，導(dǎo)致空氣中的塵土長(zhǎng)驅(qū)直入摩托車的空氣濾清器離地面較近，不少還裝置在摩托車的后輪處，車輪揚(yáng)起的塵土，很容易被吸進(jìn)空氣濾清器內(nèi)。灰塵吸附在濾心的微孔上，極易引起堵塞，使空氣流動(dòng)阻力增加，充氣系數(shù)下降，造成混合氣過濃，發(fā)動(dòng)機(jī)工況惡化，導(dǎo)致動(dòng)力下降。嚴(yán)重的還會(huì)造成濾心破損，致汽缸和活塞環(huán)急劇磨損。國(guó)內(nèi)不少摩托車廠家對(duì)空氣濾清器的作用重視不夠，不僅裝置位置欠妥，而且濾心質(zhì)量極差，不少為泡沫塑料制成，一旦其端面粘結(jié)劑脫落，則形同虛設(shè)；其次，對(duì)空氣濾清器與發(fā)動(dòng)機(jī)化油器聯(lián)接方式不重視，導(dǎo)致空氣斷路，灰塵大量直接進(jìn)入化油器和汽缸內(nèi)。
（ 2 ）機(jī)油濾清器和燃油濾清器失效發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中潤(rùn)滑油和燃油的性質(zhì)易發(fā)生變化，混入滲進(jìn)的灰塵、雜質(zhì)、水分，使?jié)櫥屠匣加妥冑|(zhì)，導(dǎo)致潤(rùn)滑性能下降，燃燒不完全等。致使灰塵、污物等浸入活塞環(huán)和汽缸壁等摩擦副的表面上，所以，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)燃油、潤(rùn)滑油濾清器進(jìn)行清潔、保養(yǎng)維護(hù)。
（ 3 ）機(jī)油長(zhǎng)期使用，使其形成膠質(zhì)，燃燒不好形成積碳等，成為可怕的磨料。
3. 腐蝕磨損劣質(zhì)機(jī)油中含有硫等化學(xué)物質(zhì)，附在缸壁上并總有少量機(jī)油在燃燒室內(nèi)燃燒和分解，其形成的酸將凝聚在缸壁、活塞和活塞環(huán)上，引起電解腐蝕。此外，可燃混合氣燃燒后生成的碳、氮的氧化物變有化學(xué)腐蝕劑。特別是低溫啟動(dòng)時(shí)混合氣燃燒后生成水蒸氣，極易與廢氣中的硫、氮、碳的氧化物生成酸類，并依附在缸壁、活塞及活塞環(huán)上，使其產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕和濕腐蝕（微電池化學(xué)腐蝕）。當(dāng)活塞及環(huán)在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些薄弱的金屬腐蝕物，又極易脫落而形成磨料磨損，其相互作用的結(jié)果使腐蝕更厲害，磨損更嚴(yán)重。
