NewCams | 气缸盖：结构图、零部件、作用、类型与应用

缸盖的构造

缸盖与缸体分开铸造，以便清除积碳和研磨气门。为保持气缸内的压缩压力，在缸盖与缸体之间设有一片平面垫片。

在某些情况下，例如赛车发动机，不使用独立缸盖。然而，将缸体和缸盖铸成一体制造困难且成本更高，而且发动机内部零件不易检修。

根据气门布局，缸盖上可能装有凸轮轴、摇臂和气门。设有水道以容纳气门和火花塞座。从机械角度来看，可拆卸缸盖的设计细节可能是最困难的。

制造可拆卸缸盖时应牢记以下几点：

气缸或缸套的内径不应因压紧螺柱的拉力而变形。
缸盖中冷却液的循环应尽可能延伸到最顶部。
为确保严密的密封接合，压紧螺柱必须尽可能均匀地分布在每个气缸的圆周周围。

现在，我们来逐一介绍缸盖中的每个部件。

缸盖的零部件

缸盖上有多个孔将缸体与缸盖连接起来。其中一些孔用于容纳水套，以保证水的正常循环，提供冷却和润滑。

缸盖中还有一些关键发动机部件，包括进气门、排气门、气门导管、喷油器、火花塞等。SI（火花点火）发动机的燃烧室也位于缸盖内。此外，还设有预热塞和缸盖喷射装置。

在散热器出口弯头处安装有节温阀，用于控制水循环。燃烧室是缸盖本身的一部分。在其中，汽油或柴油通过各种进气歧管阀和出气歧管阀燃烧。此外，缸盖还有在每个阶段向气缸供油的孔。

缸盖包括以下零部件：

缸垫
进气和排气口
缸盖气门
缸盖燃烧室
火花塞
燃油喷射器
缸盖凸轮轴
其他缸盖部件

#1 缸垫

缸垫位于缸盖与发动机缸体之间，用螺栓固定在发动机壳体顶部。这些垫片在缸盖与发动机缸体之间起密封作用，防止机油和发动机冷却液泄漏或混合。

#2 进气和排气口

进气和排气口是缸盖的一部分。进气口的作用是通过通道将空气送入缸盖和燃烧室。

燃烧过程结束后，废气通过排气口从燃烧室排出，避免内部压力积聚而导致爆炸。

#3 缸盖气门

发动机通过气门进行关闭和开启，其目的是阻止或防止空气和燃油进入燃烧室。在内燃机中，每个气缸有两个气门——进气门通常较大，排气门较小。

#4 缸盖燃烧室

缸盖燃烧室被称为发动机的核心。空气与燃油的混合气在其中燃烧，产生驱动车辆的动力。燃烧室有各种形状和尺寸，这取决于您的发动机类型和车辆的用途。

#5 火花塞

火花塞向燃烧室提供能量以点燃空气/燃油混合气。火花塞安装在缸盖上，其电极直接伸入燃烧室。它们通常带有螺纹以确保密封。

#6 燃油喷射器

您还会在缸盖罩上找到燃油喷射器。在柴油发动机中，喷射器通过喷油泵将燃油压入燃烧室。

#7 缸盖凸轮轴

缸盖还包括凸轮轴。凸轮轴控制气门的开启和关闭。曲轴是发动机缸体的部件之一，通过皮带驱动缸盖凸轮轴。

#8 其他缸盖部件

缸盖还具有用于润滑和冷却发动机的油道。缸盖油道的设计因缸盖设计而异。基本上，每种构造的目的都是使部件尽可能高效。

要了解这些部件的位置，请查看下面的缸盖图解。

缸盖的功能

缸盖在汽车中起着重要作用。缸盖的结构复杂，包含许多通道。这些通道各有分工，其共同作用体现了这一发动机部件的价值。

它为各种部件提供安装位置，如进排气门和气道、火花塞、燃油喷射器和凸轮轴。此外，它还允许冷却液、机油和燃烧气体通过。

缸盖吸收发动机产生的热量，从而产生冷却效果，防止发动机故障。它密封燃烧室，并作为发动机的机械控制中心。它还承受燃烧压力产生的压缩力。

缸盖的四种设计

图示显示了缸盖的四种设计及气门的位置。

(a) 为流行的侧置气门结构，所有气门排成一线，可拆卸缸盖为湍流型。活塞非常接近缸盖的平面位置。
(b) 为缸盖的反置气门结构，具有良好的容积效率，因为可以使用大直径进气门，且气门口直接通向缸径。
(c) 为单列直立气门缸盖，允许采用简单的推杆和摇臂机构。
(d) 为理想的半球形缸盖，用于许多高性能设计中。在这种设计中，火焰传播距离短，凸顶活塞可轻松提供高压缩比。

缸盖的类型

缸盖分为几个类别，具体取决于气道和气门的布置方式。

回流式缸盖
偏置横流式缸盖
直列横流式缸盖
平头缸盖
顶置气门缸盖（OHV）
顶置凸轮轴缸盖（OHC）
水冷发动机
风冷发动机

下面我们逐一介绍每种缸盖类型。

#1 回流式缸盖

回流式缸盖的进气和排气口位于发动机的同一侧。在缸盖中，气体被引入，并在离开时改变方向。

在回流式发动机中，初始进气充量与排出发动机的废气沿同一方向旋转，有助于预热进气。但当进气和排气口排列在同一侧时，缸盖一侧的空间有限，导致气道面积比横流式缸盖小。

#2 偏置横流式缸盖

当进气和排气口位于相对两侧时，该缸盖称为横流式缸盖。在这种类型中，气体被引入并横向流过缸盖。这种缸盖设计与气道在同一侧的回流式类型相反。

它们也可以由顶置凸轮轴驱动，或由气门机构驱动——气门机构将凸轮轴置于缸体内，通过推杆和摇臂驱动气门。与回流式缸盖相比，横流式缸盖提供更好的性能和效率。

#3 直列横流式缸盖

偏置横流式和直列横流式缸盖具有相似的特点。主要区别在于气门横向且倾斜布置。

进气和排气口分列缸盖的不同侧面，彼此相对。这种配置在性能和效率方面更优。然而，由于制造成本高昂，并不实用。

根据所需冷却量的不同，缸盖分为两种类型：

#1 水冷发动机

在水冷发动机的缸盖中，使用多个水套来循环水。水冷发动机系统是加压密封的。加压系统提高了水的沸点（超过110 °C）。

因此，由于蒸发速率减慢，水的使用时间可以更长。缸盖和缸体等高温发动机部件通过水的循环释放热量。

当水在散热器中循环时，使用冷却风扇使其保持低温。液冷或水冷发动机是指使用液体冷却其内燃机（IC）的发动机。

大多数现代摩托车、汽车和其他车辆都采用液冷或水冷发动机。

#2 风冷发动机

风冷发动机利用散热片实现最大程度的冷却。它重量轻，由铝合金制成。运行时，空气在发动机的高温部件上循环以进行冷却，使发动机温度保持在正常工作范围内。

产生的大部分热量通过排气散失，但有一部分也通过风冷发动机的金属散热片散失。为了从发动机中排出热量，这些发动机带有向外延伸的散热片。

然后，用风扇将冷空气强制吹过散热片。风冷发动机将产生的热量直接散发到大气中。相比之下，液冷或水冷发动机使用封闭循环的冷却液系统。

根据工作方式，缸盖分为三种类型：

#1 平头缸盖

这种缸盖由一整块铸铁金属制成，不含任何机械部件。除设计简单外，平头发动机缸盖类型也有其缺点。

气门位于发动机缸体的侧面，这使得进气以90°角流动，导致燃烧效率低下、压缩比低。由于其设计缺陷，平头缸盖已不再常见。

这种缸盖易于制造且成本低，允许冷却液有效流动。它重量轻，且允许发动机结构紧凑。常见于小型发动机，如割草机、小型拖拉机和农用车辆使用的发动机。

#2 顶置气门缸盖（OHV）

顶置气门缸盖结构复杂，也称为I型缸盖。它包括气门机构部件、火花塞以及进气和排气通道。

采用OHV缸盖类型的发动机由于气门和进气通道的位置而往往性能更好。在这种设计中，由于通道设计更优，进气流量快速而平稳。

安装这种类型的优点是排气口也更高效，而且与平头型相比缸盖不易过热。它还能使凸轮轴更靠近曲轴。

#3 顶置凸轮轴缸盖（OHC）

这种缸盖可容纳气门机构部件、火花塞和进排气口，缸盖内同时容纳凸轮轴。在这种设计中，凸轮轴在缸盖中的位置各不相同，可以位于中间、一排气门的中间或气门顶部。

OHC缸盖有单顶置和双顶置两种配置。在单顶置凸轮轴缸盖中，进气门和排气门由一根凸轮轴驱动。在双顶置凸轮轴缸盖中，进气和排气门各有一根独立的凸轮轴。

根据气道和气门的布置方式，缸盖分类如下。

根据进气门和排气门的布置，汽车发动机分为四类，包括"L"、"I"、"F"和"T"型缸盖。

记住"LIFT"这个词有助于您记住这四种气门布置方式，使这个主题更容易理解。

#1 F型缸盖发动机

F型缸盖发动机由I型和L型缸盖发动机结合而成。这种发动机的排气门位于缸体中。同样，进气门通常位于缸盖中。两个气门由一根独立的凸轮轴驱动。

#2 I型缸盖发动机

在I型缸盖设计中，进气门和排气门都安装在同一缸盖内。所有气门由单一气门机构驱动。这类发动机通常见于汽车。

#3 L型缸盖发动机

在这类发动机中，进气门和排气门并排布置，由一根凸轮轴驱动。燃烧室与气缸组合形成倒L形。

#4 T型缸盖发动机

在T型缸盖发动机中，进气门和排气门分置于气缸两侧。该系统需要两根凸轮轴才能工作。进气门由一根凸轮轴驱动，排气门由另一根驱动。

缸体和缸盖的优点

铝合金缸体和缸盖的优点如下：

导热性更高，约为铸铁的三倍。
重量轻。
由于导热性好，可在不爆震的情况下提高压缩比。
发动机运行时冷却效果更好。
由于压缩比提高和冷却效果更好，功率输出更大，油耗更低。
发动机升温更快，所需散热器更小。

缺点

铝合金缸体和缸盖的缺点如下：

由于铝合金成本较高，发动机制造成本更高。
由于弹性模量低，容易在压紧螺柱作用下变形。
由于热膨胀更大，活塞与气缸之间需要更大的间隙。
被冷却水腐蚀的可能性更大。
有时需要使用铸铁气门座和火花塞套。
由于钢制螺柱与铝合金之间发生金属间腐蚀，缸盖可能会与缸体粘住。

缸盖的应用

缸盖的应用如下：

缸盖与缸体集成一体，在某些情况下常见于赛车，以实现密封接合。
可拆卸缸盖类型比一体式结构有更多优点。
然而，一些需要更高冷却速率的重型发动机（如赛车发动机）可能会使用铜合金。

缸盖（气缸盖）：图解、零部件、功能、类型与用途

什么是缸盖？