内燃机车在运营过程中，柴油机经常暴露出诸如“机油消耗量高”、“活塞环、活塞环槽磨损大”和“大修里程短”等弊病，一个重要原因是柴油机上使用的活塞环在结构设计上不够完善，无论是桶面环或矩形环都没有很好的解决机油消耗量大和环与环槽耐磨性差的问题。本文研究的组合式活塞环，为解决该技术难题提供了一种可能。将机车柴油机的第2道活塞环设计成由两个环组成的组合式活塞环，上环为桶面环，下环为锥面环。该环组兼顾桶面环和锥面环的优点，并且在上环和下环之间组成储油腔，可储存少量机油，有利于气缸套上机油的控制和气缸套与活塞环之间的润滑。所以，组合式活塞环具有以下优势：①具有很好的控制机油能力，在保证正常润滑的前提下，可有效地抑制机油进入燃烧室，降低机油消耗量，改善燃烧过程，减少燃烧室积炭，为柴油机可靠稳定的工作提供保障；②具有良好的燃气密封性能，可大幅度降低燃烧室向曲轴箱泄漏的窜气量，提高柴油机工作效率；③组合式活塞环的每单片环弹力减小，并且在气缸壁上可形成均匀的润滑油膜，可降低活塞环、气缸套和活塞环槽的磨损量和柴油机的磨擦损失功。为检验本文设计的组合式活塞环的实际效果，将组合式活塞环装于郑州铁路局的4台东风4D内燃机车柴油机中进行线路实验，累计运行了约85万公里。从试验机车的拆检情况看，燃烧室和排气通道内的积炭大幅度减小，活塞环、活塞环槽和气缸套的磨损量大幅度降低，使用寿命明显延长。通过对试验机车和原机车的燃油消耗情况进行对比分析，燃油消耗量降低1.45％，经济效益得到提高。因此，组合式活塞环有希望促进机车柴油机的技术进步，有可能获得良好的市场前景。