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摘要：气缸盖安装在柴油发动机缸体的上面，主要用于密封气缸从而形成燃烧室；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荷和机械负荷。在许多柴油发电机上，汽缸盖还包含各个汽缸或活塞的燃烧室。

一、燃烧过程

      燃烧是发动机最重要的工作过程之一，它将混合气体转化为高温高压气体，产生巨大的能量。燃烧的主要过程包括点火、燃烧延迟、火焰传播和扩散等。

1、点火

      压缩点火是柴油机的一种点火方式。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。所以这种点火方式叫压燃。

2、 燃烧延迟

      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“燃烧延迟”。

3、火焰传播

      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，这个过程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，则是通过高温高压空气引起的。

4、扩散燃烧

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

二、气缸构建部件

1．汽缸盖的制造

      汽缸盖可以用铸铁或铝制成。铝制汽缸盖可以减轻发动机的重量，但是铝导热的速度要比铸铁快，而且在受热时膨胀率也比铸铁大，可能会导致翘曲。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。

      汽缸盖必须有冷却液通道，这就是说，在浇铸过程中也必须使用砂型芯。另外，还必须为进气道和排气道铸造通道。汽缸盖在铸造出来后，必须经过机加工，以便安装进气、排气歧管、气门、火花塞、喷油器等配件，并且能够使汽缸提供一个良好的密封。

2．进气道和排气道

      进气道和排气道必须铸造在汽缸盖内，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最理想的，但是因为空间的问题，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因为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，也就是说两个汽缸使用同一个排气道或进气道。另外，许多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气。

3．冷却液通道

      汽缸盖上铸造了一些较大的开口，以使冷却液能够流过汽缸盖。冷却液必须在整个汽缸盖内循环，以带走过多的热量。冷却液流过汽缸体内的通道，穿过汽缸垫进入汽缸盖。然后，冷却液再流过冷却系统的其他零部件，不同的发动机结构有所不同。

      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，各气缸的冷却液从入口流向排出处，可以使三个气缸的温度均匀。气缸盖内的冷却液沿燃烧室集中高速流动，更有效地冷却，降低发动机爆震的可能性。恒温器和冷却液循环恒温器的作用是通过控制通过散热器的冷却液流量，调节冷却系统的冷却强度，调节发动机温度。

4．汽油机燃烧室

      燃烧室的形状影响发动机的工作效率，其工作原理如图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。

（1）楔形燃烧室

      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，这样有助于提高发动机的燃烧效率。火花塞或喷油器安装在合适的位置，以便能够获得最佳的燃烧。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，挤压区被减小，以降低废气排放。

      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，从而降低了容积效率。半球形燃烧室没有这种阻碍作用。

（2）半球形燃烧室

      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，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优点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，因此提高了容积效率。

      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产生紊流，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，当汽缸中需要大量的空气和燃油时更是如此。许多高性能发动机使用凸顶活塞，这种活塞有一个挤压区，可以提高紊流，如图4（b）所示。不同的发动机制造厂采用了多种不同的设计。

（3）屋脊式燃烧室

      现在，很多发动机采用每缸四气门，两个气门用于进气，两个用于排气。为了配合这种设计，通常使用屋脊式燃烧室，这是半球形燃烧室的改进型，如图5所示，它看上去像一个倒置的字母V。采用这种结构，就有了布置进气门和排气门的空间。另外，这种结构可以产生较好的紊流和较低的排放。

5．柴油机燃烧室

      柴油机燃烧室与汽油机燃烧室不同，其燃烧过程如图7所示。柴油的燃烧方式不同，因此燃烧室也不同。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。

（1）开式燃烧室：

      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。

（2）预燃式燃烧室：

      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，可以产生更好的燃油经济性。

（3）湍流式燃烧室：

      如图8（b）所示，这种燃烧室可以加快燃烧室内的空气速度，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。