摘要：氣缸蓋安裝在柴油發(fā)動機缸體的上面，主要用于密封氣缸從而形成燃燒室；同時還起著多種作用，如固定氣門，讓空氣、燃油和廢氣通過發(fā)動機的氣道。由于缸蓋經常與高溫高壓燃氣相接觸，因此承受很大的熱負荷和機械負荷。在許多柴油發(fā)電機上，汽缸蓋還包含各個汽缸或活塞的燃燒室。

一、燃燒過程

      燃燒是發(fā)動機最重要的工作過程之一，它將混合氣體轉化為高溫高壓氣體，產生巨大的能量。燃燒的主要過程包括點火、燃燒延遲、火焰?zhèn)鞑ズ蛿U散等。

1、點火

      壓縮點火是柴油機的一種點火方式。與汽油相比，柴油發(fā)動機使用柴油作為燃料。與汽油相比，柴油的自燃溫度低(約220)，粘度高，不易蒸發(fā)。而且柴油機本身沒有火花塞，壓縮比比汽油機高。所以柴油機通過壓縮沖程將混合氣壓縮到燃點，使其自動點火。所以這種點火方式叫壓燃。

2、 燃燒延遲

      在點火后，混合氣體不會立即著火。這是因為需要一定時間使可燃混合物達到著火溫度，并形成足夠的反應鏈條。這個延遲時間被稱為“燃燒延遲”。

3、火焰?zhèn)鞑?/span>

      一旦可燃混合物開始著火，火焰將快速蔓延。在汽油發(fā)動機中，這個過程是通過點火位置周圍的可燃混合物引起的；而在柴油發(fā)動機中，則是通過高溫高壓空氣引起的。

4、擴散燃燒

       火焰?zhèn)鞑ズ螅扇蓟旌衔飳⒃谡麄€氣缸內燃燒。這個過程稱為“擴散燃燒”。在這個階段，燃料和空氣分子彼此碰撞，發(fā)生反應，并釋放出大量的能量。

二、氣缸構建部件

1．汽缸蓋的制造

      汽缸蓋可以用鑄鐵或鋁制成。鋁制汽缸蓋可以減輕發(fā)動機的重量，但是鋁導熱的速度要比鑄鐵快，而且在受熱時膨脹率也比鑄鐵大，可能會導致翹曲。無論是鋁制件還是鑄鐵件，都是將熾熱的液態(tài)金屬倒進砂型芯鑄成的。

      汽缸蓋必須有冷卻液通道，這就是說，在澆鑄過程中也必須使用砂型芯。另外，還必須為進氣道和排氣道鑄造通道。汽缸蓋在鑄造出來后，必須經過機加工，以便安裝進氣、排氣歧管、氣門、火花塞、噴油器等配件，并且能夠使汽缸提供一個良好的密封。

2．進氣道和排氣道

      進氣道和排氣道必須鑄造在汽缸蓋內，以使空氣和燃油能夠經過汽缸蓋進入燃燒室。如果每個氣門都有一個氣道當然是最理想的，但是因為空間的問題，有時將氣道合并。這些氣道被稱做叉形氣道，如圖1所示。能夠使用叉形氣道的原因是因為各個汽缸在不同的時間使用這些氣道。

      如圖1所示，汽缸蓋上使用叉形氣道，也就是說兩個汽缸使用同一個排氣道或進氣道。另外，許多發(fā)動機使用橫流式氣道（如圖2所示）。橫流式汽缸蓋將進氣道和排氣道分別放在缸蓋的兩側，更加有利于進氣與排氣。

3．冷卻液通道

      汽缸蓋上鑄造了一些較大的開口，以使冷卻液能夠流過汽缸蓋。冷卻液必須在整個汽缸蓋內循環(huán)，以帶走過多的熱量。冷卻液流過汽缸體內的通道，穿過汽缸墊進入汽缸蓋。然后，冷卻液再流過冷卻系統(tǒng)的其他零部件，不同的發(fā)動機結構有所不同。

      冷卻系統(tǒng)的特點在于氣缸體的橫向冷卻和氣缸蓋內燃燒室的冷卻。在橫向冷卻中，各氣缸的冷卻液從入口流向排出處，可以使三個氣缸的溫度均勻。氣缸蓋內的冷卻液沿燃燒室集中高速流動，更有效地冷卻，降低發(fā)動機爆震的可能性。恒溫器和冷卻液循環(huán)恒溫器的作用是通過控制通過散熱器的冷卻液流量，調節(jié)冷卻系統(tǒng)的冷卻強度，調節(jié)發(fā)動機溫度。

4．汽油機燃燒室

      燃燒室的形狀影響發(fā)動機的工作效率，其工作原理如圖3所示。常用的燃燒室有兩種形式：楔形燃燒室和半球形燃燒室。用于描述燃燒室的有多個術語。紊流是指快速運動的氣體。氣體在運動時，與燃燒室和活塞充分接觸。紊流使燃燒更好，因為空氣和燃油混合得充分。

（1）楔形燃燒室

      楔形燃燒室如圖4（a）所示?；钊S著壓縮沖程向上移動，空氣或燃油混合氣被擠到擠壓區(qū)。擠壓區(qū)使空氣和燃油混合氣在燃燒之前充分混合，這樣有助于提高發(fā)動機的燃燒效率?；鸹ㄈ驀娪推靼惭b在合適的位置，以便能夠獲得最佳的燃燒。當火花塞點火時，平穩(wěn)而迅速的燃燒從火花塞向四周傳播。楔形燃燒室也稱作紊流型燃燒室。在較新的機型上，擠壓區(qū)被減小，以降低廢氣排放。

      楔形燃燒室在一定程度上阻礙了空氣和燃油的流動，這種阻礙被稱作遮蔽。圖4（b）顯示了氣門離燃燒室的邊緣太近，這樣阻礙了空氣和燃油，從而降低了容積效率。半球形燃燒室沒有這種阻礙作用。

（2）半球形燃燒室

      半球形（Hemi spherical）燃燒室的名字來自于其形狀。英語中hemi的意思是“一半”，spherical的意思是圓形，因此，這種燃燒室的形狀就像半圓形，也被稱作hemi-head形。氣門的位置如圖4（a）所示。氣門分置在汽缸的兩側的燃燒室的一個獨特的優(yōu)點是可以使用較大的氣門。這樣增大了能夠進入發(fā)動機的空氣和燃油量，因此提高了容積效率。

      半球形燃燒室認為是一種非紊流型燃燒室。當空氣和燃油進入這種燃燒室時，產生的紊流很小或者不產生紊流，空氣和燃油混合氣在壓縮沖程被均勻地壓縮。當使用平頭活塞時，可能會產生很小的紊流?；鸹ㄈ苯友b在氣門的中間?；鹧鎻幕鸹ㄈ鶆虻叵蛲鈹U散，使混合氣完全燃燒。

      半球形燃燒室一個更重要的優(yōu)點是：空氣和燃油能夠很容易地進入燃燒室許多高性能發(fā)動機上都使用半球形燃燒室，當汽缸中需要大量的空氣和燃油時更是如此。許多高性能發(fā)動機使用凸頂活塞，這種活塞有一個擠壓區(qū)，可以提高紊流，如圖4（b）所示。不同的發(fā)動機制造廠采用了多種不同的設計。

（3）屋脊式燃燒室

      現(xiàn)在，很多發(fā)動機采用每缸四氣門，兩個氣門用于進氣，兩個用于排氣。為了配合這種設計，通常使用屋脊式燃燒室，這是半球形燃燒室的改進型，如圖5所示，它看上去像一個倒置的字母V。采用這種結構，就有了布置進氣門和排氣門的空間。另外，這種結構可以產生較好的紊流和較低的排放。

5．柴油機燃燒室

      柴油機燃燒室與汽油機燃燒室不同，其燃燒過程如圖7所示。柴油的燃燒方式不同，因此燃燒室也不同。柴油發(fā)動機的燃燒室有三種形式：開式燃燒室、預燃式燃燒室和湍流式燃燒室。

（1）開式燃燒室：

      直接將燃燒室放在活塞內。開式燃燒室中柴油直接噴射到燃燒室的中心，燃燒室的形狀和擠壓區(qū)可以產生紊流，有時也稱這種燃燒室為“ω”形燃燒室。

（2）預燃式燃燒室：

      如圖8（a）所示，過去在柴油發(fā)動機上都有應用，就是一個小的、輔助的燃燒室，與主燃燒室相連。在做功沖程，燃油被噴入這個小燃燒室。燃燒從這里開始，然后向主燃燒室擴散。預燃室內有很濃的混合，但主燃燒室內的混合氣很稀。綜合效果就是一個混合氣較稀的發(fā)動機，可以產生更好的燃油經濟性。

（3）湍流式燃燒室：

      如圖8（b）所示，這種燃燒室可以加快燃燒室內的空氣速度，或增大紊流。燃油噴入時這種紊亂的氣流可以燃燒得更充分。