图解发动机汽缸盖与燃烧室结构形式优点

摘要：气缸盖装配在柴油发动机机体的上面，具体用于密封汽缸从而形成燃烧室；同时还起着多种作用，如固定气门，让空气、燃油和废气通过发动机的气道。由于缸盖经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负载和机械负荷。在许多柴油发电机上，气缸盖还包含各个气缸或活塞的燃烧室。

      燃烧是发动机较重要的作业过程之一，它将混合气体转化为过热高压气体，发生巨大的能量。燃烧的具体步骤包括点火、燃烧延长、火焰传播和扩散等。

      压缩点火是柴油机的一种点火方法。与汽油相比，柴油发动机使用柴油作为燃料。与汽油相比，柴油的自燃温度低(约220)，粘度高，不易蒸发。而且柴油机本身没有火花塞，压缩比比汽油机高。所以柴油机通过压缩冲程将混合气压缩到燃点，使其自动点火。故而这种点火方法叫压燃。

      在点火后，混合气体不会立即着火。这是因为需要一定时间使可燃混合物达到着火温度，并形成足够的反应链条。这个延迟时间被称为“燃烧延长”。

      一旦可燃混合物开始着火，火焰将快速蔓延。在汽油发动机中，这个步骤是通过点火位置周围的可燃混合物引起的；而在柴油发动机中，则是通较高温高压空气致使的。

       火焰传播后，可燃混合物将在整个气缸内燃烧。这个步骤称为“扩散燃烧”。在这个阶段，燃料和空气分子彼此碰撞，产生反应，并释放出大量的能量。

      汽缸盖可以用铸铁或铝制成。铝制汽缸盖可以减少发动机的毛重，但是铝导热的转速要比铸铁快，而且在受热时膨胀率也比铸铁大，可能会致使翘曲。无论是铝制件还是铸铁件，都是将炽热的液态金属倒进砂型芯铸成的。

      汽缸盖必须有水箱宝通道，这就是说，在浇铸程序中也必须操作砂型芯。另外，还必须为进气道和排烟道铸造通道。气缸盖在铸造出来后，必须经过机加工，以便装配进气、排气歧管、气门、火花塞、喷油嘴等配件，并且能够使汽缸供应一个良好的密封。

      进气道和排烟道必须铸造在气缸盖内，以使空气和燃油能够经过汽缸盖进入燃烧室。如果每个气门都有一个气道当然是较理想的，但是由于空间的问题，有时将气道合并。这些气道被称做叉形气道，如图1所示。能够使用叉形气道的原因是由于各个汽缸在不同的时间使用这些气道。

      如图1所示，汽缸盖上使用叉形气道，也就是说两个气缸操作同一个排气道或进气道。另外，许易发动机使用横流式气道（如图2所示）。横流式汽缸盖将进气道和排气道分别放在缸盖的两侧，更加有利于进气与排烟。

      气缸盖上铸造了一些较大的开口，以使防冻液能够流过气缸盖。防冻液必须在整个汽缸盖内循环，以带走过多的热量。冷却水流过汽缸体内的通道，穿过气缸垫进入气缸盖。然后，冷却液再流过冷却机构的其他零部件，不同的发动机组成有所不一样。

      冷却系统的特点在于气缸体的横向冷却和气缸盖内燃烧室的冷却。在横向冷却中，各汽缸的防冻液从入口流向排出处，可以使三个汽缸的温度均匀。汽缸盖内的冷却水沿燃烧室集中高速流动，更有效地冷却，减少发动机爆震的可能性。恒温器和防冻液循环恒温器的功能是通过控制通过散热器的冷却水流量，调节冷却系统的冷却强度，调节发动机温度。

      燃烧室的形状危害发动机的工作效率柴油发电机常见故障有哪些，其作业原理如图3所示。常用的燃烧室有两种形式：楔形燃烧室和半球形燃烧室。用于描述燃烧室的有多个术语。紊流是指快速运动的气体。气体在运动时，与燃烧室和活塞充分接触。紊流使燃烧更好，因为空气和燃油混合得充分。

      楔形燃烧室如图4（a）所示。活塞随着压缩冲程向上移动，空气或燃油混合气被挤到挤压区。挤压区使空气和燃油混合气在燃烧之前充分混合，这样有助于增强发动机的燃烧效率。火花塞或喷油器安装在合适的位置，以便能够获得较佳的燃烧。当火花塞点火时，平稳而迅速的燃烧从火花塞向四周传播。楔形燃烧室也称作紊流型燃烧室。在较新的机型上，挤压区被减轻，以减少废气排放。

      楔形燃烧室在一定程度上阻碍了空气和燃油的流动，这种阻碍被称作遮蔽。图4（b）显示了气门离燃烧室的边缘太近，这样阻碍了空气和燃油，从而减小了容积效率。半球形燃烧室没有这种阻碍用途。

      半球形（Hemi spherical）燃烧室的名字来自于其形状。英语中hemi的意思是“一半”，spherical的意思是圆形康明斯发电机型号大全，因此，这种燃烧室的形状就像半圆形，也被称作hemi-head形。气门的位置如图4（a）所示。气门分置在汽缸的两侧的燃烧室的一个独特的特征是可以使用较大的气门。这样增大了能够进入发动机的空气和燃油量，因此增强了容积效率。

      半球形燃烧室认为是一种非紊流型燃烧室。当空气和燃油进入这种燃烧室时，产生的紊流很小或者不发生紊流，空气和燃油混合气在压缩冲程被均匀地压缩。当使用平头活塞时，可能会产生很小的紊流。火花塞直接装在气门的中间。火焰从火花塞均匀地向外扩散，使混合气完全燃烧。

      半球形燃烧室一个更重要的优点是：空气和燃油能够很容易地进入燃烧室许多高性能发动机上都使用半球形燃烧室，当气缸中需要大量的空气和燃油时更是如此。许多高性能发动机操作凸顶活塞，这种活塞有一个挤压区，可以提升紊流，如图4（b）所示。不同的发动制度造厂采用了多种不一样的布置。

      现在，很多见动机选择每缸四气门，两个气门用于进气，两个用于排烟。为了配合这种设计，一般操作屋脊式燃烧室，这是半球形燃烧室的改良型，如图5所示柴油发电机组常见故障，它看上去像一个倒置的字母V。选用这种构造，就有了布局进气门和排气门的空间。另外，这种构造可以发生较好的紊流和偏低的排放。

      柴油机燃烧室与汽油机燃烧室不同，其燃烧程序如图7所示。柴油的燃烧方式不一样，因此燃烧室也不一样。柴油发动机的燃烧室有三种形式：开式燃烧室、预燃式燃烧室和湍流式燃烧室。

      直接将燃烧室放在活塞内。开式燃烧室中柴油直接喷射到燃烧室的中心，燃烧室的形状和挤压区可以产生紊流，有时也称这种燃烧室为“ω”形燃烧室。

      如图8（a）所示，过去在柴油发动机上都有应用，就是一个小的、辅助的燃烧室，与主燃烧室相连。在做功冲程，燃油被喷入这个小燃烧室。燃烧从这里开始，然后向主燃烧室扩散。预燃室内有很浓的混合，但主燃烧室内的混合气很稀。综合效果就是一个混合气较稀的发动机，可以发生更好的燃油经济性。

      如图8（b）所示，这种燃烧室可以加快燃烧室内的空气转速，或增大紊流。燃油喷入时这种紊乱的气流可以燃烧得更充分。

      通过以上的解释，我们可以清楚地了解到发动机的燃烧原理。从空气和燃料的混合开始，到点火、延迟、火焰传播和扩散等步骤，较终发生巨大的能量。我们也通晓到发动机在运转过程中产生的废气需要得到控制和解决。理解发动机的燃烧原理对于优化发动机性能、提高燃烧效率以及减小排放都非常重要。通过不断的探讨和创新，我们可以改进发动机设计和控制机构，使其更加高效、环保，并满足不断增长的交通需求。