引言：缸蓋安裝于柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的上面，主要運(yùn)用于密封性汽缸最終形成燃燒倉(cāng)；另外還起到各種功效，如固定不動(dòng)氣缸，讓空氣、汽柴油和煙氣根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣管。因?yàn)闅飧咨w常與超高壓高溫天然氣相接觸，因而承擔(dān)非常大的耗熱量機(jī)械負(fù)載。在很多柴油發(fā)電機(jī)上，汽缸蓋也包含每個(gè)氣缸或活塞的燃燒倉(cāng)。
一、燃燒現(xiàn)象
燃燒是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的首要任務(wù)全過(guò)程之一，這將混合氣轉(zhuǎn)化成超高壓高溫汽體，造成巨大的能量。燃燒關(guān)鍵全過(guò)程包含打火、點(diǎn)燃延遲時(shí)間、火焰?zhèn)鞑ズ蛿U(kuò)散等。
1、打火
縮小打火是柴油機(jī)的一種點(diǎn)火方式。與燃油對(duì)比，柴油機(jī)應(yīng)用柴油機(jī)作為燃料。與燃油對(duì)比，柴油的自燃溫度低(約220)，粘度高，不容易揮發(fā)。并且柴油發(fā)動(dòng)機(jī)本來(lái)就沒(méi)有汽車火花塞，空氣壓縮比比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)高。因此柴油發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)壓縮沖程將混合氣體壓縮到著火點(diǎn)，使之自動(dòng)點(diǎn)火。所以這樣的點(diǎn)火方式叫壓燃。
2、點(diǎn)燃延遲時(shí)間
在啟動(dòng)后，混合氣不會(huì)立即起火。主要是因?yàn)樾枰欢〞r(shí)間使易燃混合物質(zhì)做到著火溫度，從而形成充足的反映傳動(dòng)鏈條。這一響應(yīng)時(shí)間被稱作“點(diǎn)燃延遲時(shí)間”。
3、火焰?zhèn)鞑?br />
一旦易燃混合物質(zhì)逐漸起火，火苗將快速蔓延。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，這個(gè)過(guò)程是根據(jù)打火部位周邊的可燃混合物質(zhì)所引起的；但在柴油機(jī)中，就是通過(guò)超高壓高溫氣體所引起的。
4、蔓延點(diǎn)燃
火焰?zhèn)鞑ズ�，易燃混合物質(zhì)將于全部氣缸內(nèi)點(diǎn)燃。這一過(guò)程稱之為“蔓延點(diǎn)燃”。在這個(gè)時(shí)候，燃料和空氣分子彼此之間撞擊，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并釋放出大量的動(dòng)能。
二、汽缸搭建構(gòu)件
1．汽缸蓋的生產(chǎn)
汽缸蓋可以使用生鐵或鋁制作。鋁質(zhì)汽缸蓋能減輕汽車發(fā)動(dòng)機(jī)重量，可是鋁傳熱速度會(huì)比生鐵快，并且在遇熱時(shí)膨脹系數(shù)都比生鐵大，可能會(huì)致使?jié)q縮。不論是鋁質(zhì)件或是鑄造鐵件，都是將炙熱的形狀記憶合金倒入砂模芯筑成的。
汽缸蓋必須要有冷凍液安全通道，換句話說(shuō)，在鑄造過(guò)程中也必須采用砂模芯。此外，也必須為進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣道鍛造安全通道。汽缸蓋在鍛造出來(lái)之后，需要經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，便于組裝進(jìn)氣口、排氣消聲器、氣缸、汽車火花塞、噴油泵等配件，并且能使氣缸提供一個(gè)良好的密封性。
2．進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣道
進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣道務(wù)必鍛造在汽缸蓋內(nèi)，以便空氣和汽柴油能夠通過(guò)汽缸蓋進(jìn)到燃燒倉(cāng)。如果每個(gè)氣缸都有一個(gè)氣管自然是最理想的，但因?yàn)閰^(qū)域的難題，有時(shí)候?qū)夤芎掀础＿@種氣管被稱作叉形氣管，如下圖1所顯示�？梢允褂貌嫘螝夤苁且�?yàn)槊總�(gè)氣缸在不同的時(shí)間使用這個(gè)氣管。
如下圖1所顯示，汽缸蓋中使用叉形氣管，換句話說(shuō)2個(gè)氣缸應(yīng)用同一個(gè)排氣道或進(jìn)氣系統(tǒng)。此外，很多汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用散流式氣管（如下圖2所顯示）。散流式汽缸蓋將進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣道分別放在氣缸蓋的兩邊，更有利于進(jìn)氣口與排氣管。
3．冷凍液安全通道
汽缸蓋上鑄造了一些比較大的開(kāi)口，以便冷凍液可以穿過(guò)汽缸蓋。冷凍液務(wù)必在所有汽缸蓋汽車內(nèi)循環(huán)，以帶去過(guò)多發(fā)熱量。冷凍液穿過(guò)氣缸身體內(nèi)的安全通道，越過(guò)氣缸墊進(jìn)到汽缸蓋。隨后，冷凍液再穿過(guò)冷卻系統(tǒng)的別的零部件，不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)各有不同。
制冷系統(tǒng)的特點(diǎn)在于氣缸套的橫著冷卻和缸蓋內(nèi)燃燒倉(cāng)的冷卻。在橫著制冷中，各氣缸的冷凍液從入口流入排出來(lái)處，能使三個(gè)氣缸的溫度均勻。缸蓋里的冷凍液沿燃燒倉(cāng)集中化快速流動(dòng)性，更有效的制冷，減少發(fā)動(dòng)機(jī)缺缸的概率�？販仄骱屠鋬鲆貉h(huán)系統(tǒng)控溫器作用是通過(guò)調(diào)節(jié)根據(jù)暖氣片的冷凍液總流量，調(diào)整冷卻系統(tǒng)的冷卻強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)水溫。
4．汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒倉(cāng)
燃燒倉(cāng)的形態(tài)危害汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率，工作原理如下圖3所顯示。常見(jiàn)的燃燒倉(cāng)有兩種形式：契形燃燒倉(cāng)和半球型燃燒倉(cāng)。用以敘述燃燒倉(cāng)的是好幾個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)。流場(chǎng)就是指快速移動(dòng)氣體。汽體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，與燃燒倉(cāng)和活塞桿全面接觸。流場(chǎng)使點(diǎn)燃更強(qiáng)，由于空氣和汽柴油混和得充足。
（1）契形燃燒倉(cāng)
契形燃燒倉(cāng)如下圖4（a）所顯示�；钊麠U伴隨著壓縮沖程上移，空氣或汽柴油混合氣體被擠壓到擠壓成型區(qū)。擠壓成型區(qū)使空氣和汽柴油混合氣體燃燒以前混合均勻，那樣有利于提升發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒率。汽車火花塞或噴油泵安裝于合適的地方，以便能夠取得最好的燃燒。當(dāng)火花塞點(diǎn)火時(shí)，穩(wěn)定而迅速的燃燒從汽車火花塞向四周散播。契形燃燒倉(cāng)也稱作流場(chǎng)型燃燒倉(cāng)。在較新的型號(hào)上，擠壓成型區(qū)被減少，從而降低工業(yè)廢氣。
契形燃燒倉(cāng)在一定程度上限制了空氣和燃油的流動(dòng)性，這類阻攔稱之為遮掩。圖4（b）顯示出了氣缸離燃燒倉(cāng)邊緣太近了，那樣限制了空氣和汽柴油，從而降低泵效率。半球型燃燒倉(cāng)沒(méi)有這個(gè)干擾作用。
（2）半球型燃燒倉(cāng)
半球型（Hemi spherical）燃燒倉(cāng)的名稱是來(lái)自于其形狀。英語(yǔ)里hemi的意思就是“一半”，spherical的意思就是環(huán)形，因而，這類燃燒倉(cāng)的形態(tài)如同半圓型，也被稱為hemi-head形。氣缸位置如下圖4（a）所顯示。氣缸分置在汽缸的兩邊的燃燒倉(cāng)的一個(gè)與眾不同的優(yōu)點(diǎn)是可以應(yīng)用比較大的氣缸。那樣加大了可以進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)空氣和汽柴油量，因而提升了泵效率。
半球型燃燒倉(cāng)覺(jué)得是一種非流場(chǎng)型燃燒倉(cāng)。當(dāng)空氣和汽柴油進(jìn)到這類燃燒倉(cāng)時(shí)，所產(chǎn)生的流場(chǎng)不大或者是不造成流場(chǎng)，空氣和汽柴油混合氣體在壓縮沖程被均勻的縮小。當(dāng)采用方頭活塞桿時(shí)，可能產(chǎn)生極小的流場(chǎng)。汽車火花塞立即裝到氣缸中間�；鹈鐝钠嚮鸹ㄈ鶆虻南蛲鈹U(kuò)散，使混合氣體充分燃燒。
半球型燃燒倉(cāng)一個(gè)更為重要的優(yōu)勢(shì)是：空氣和汽柴油可以輕而易舉地進(jìn)到燃燒倉(cāng)很多性能卓越汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上面應(yīng)用半球型燃燒倉(cāng)，當(dāng)氣缸中需要大量空氣和汽柴油時(shí)尤其如此。很多性能卓越汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用凸頂活塞桿，這類活塞桿有一個(gè)擠壓成型區(qū)，能提高流場(chǎng)，如下圖4（b）所顯示。不一樣發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠使用了各種不同的設(shè)計(jì)方案。
（3）房脊式燃燒倉(cāng)
如今，許多汽車發(fā)動(dòng)機(jī)選用每缸四氣缸，2個(gè)氣缸用以進(jìn)氣口，2個(gè)用以排氣管。為了迎合這樣的設(shè)計(jì)，通常采用房脊式燃燒倉(cāng)，這也是半球型燃燒倉(cāng)的改進(jìn)版，如下圖5所顯示，它很像是一個(gè)顛倒的英文字母V。使用這種構(gòu)造，也就有了布局進(jìn)氣閥和排氣門空間。此外，這樣的設(shè)計(jì)能夠產(chǎn)生比較好的流場(chǎng)和相對(duì)較低的排出。
5．柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒倉(cāng)
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒倉(cāng)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒倉(cāng)不一樣，其燃燒現(xiàn)象如下圖7所顯示。柴油的加熱方式不一樣，因而燃燒倉(cāng)也不盡相同。柴油機(jī)的燃燒倉(cāng)有三種形式：開(kāi)啟式燃燒倉(cāng)、預(yù)燃式燃燒倉(cāng)和滲流式燃燒倉(cāng)。
（1）開(kāi)啟式燃燒倉(cāng)：
直接把燃燒倉(cāng)放到活塞桿內(nèi)。開(kāi)啟式燃燒倉(cāng)中柴油機(jī)直接噴射到燃燒倉(cāng)的核心，燃燒倉(cāng)的形狀和擠壓成型區(qū)能夠產(chǎn)生流場(chǎng)，有時(shí)候又稱這類燃燒倉(cāng)為“ω”形燃燒倉(cāng)。
（2）預(yù)燃式燃燒倉(cāng)：
如下圖8（a）所顯示，過(guò)去在柴油機(jī)上也有運(yùn)用，就是一個(gè)小的、輔助燃燒倉(cāng)，與主燃燒倉(cāng)相接。在做功沖程，汽柴油被噴到這種小燃燒倉(cāng)。點(diǎn)燃從心出發(fā)，隨后向主燃燒倉(cāng)蔓延。預(yù)燃室里有很濃的混和，但主燃燒倉(cāng)里的混合氣體很稀。綜合性效果就是一個(gè)混合氣體較稀汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠產(chǎn)生更加好的燃油效率。
（3）滲流式燃燒倉(cāng)：
如下圖8（b）所顯示，這類燃燒倉(cāng)可以加速點(diǎn)燃室內(nèi)空氣速率，或擴(kuò)大流場(chǎng)。汽柴油噴到時(shí)這類混亂的氣體能夠點(diǎn)燃得更加全面。
匯總：
通過(guò)以上的表述，我們能清楚地了解到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒原理。從空氣和然料的組合逐漸，到打火、延遲時(shí)間、火焰?zhèn)鞑ズ蛿U(kuò)散等環(huán)節(jié)，最終產(chǎn)生巨大的能量。大家也了解到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的廢氣必須趨于平穩(wěn)與處理。了解發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒原理針對(duì)提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能、提升燃燒率及其減少排放都很重要。通過(guò)不斷科學(xué)研究與創(chuàng)新，大家可以改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，使其更加高效率、環(huán)境保護(hù)，并符合日益增長(zhǎng)的交通需求。
