氣缸蓋是柴油機(jī)主要固定件之一，它安裝在氣缸套上端，并通過(guò)氣缸蓋螺栓與氣缸體固定在一起。
氣缸蓋的作用是密封氣缸，并與活塞共同構(gòu)成燃燒室，承受高溫高壓燃?xì)狻飧咨w承受氣體力和緊固氣缸螺栓所造成的機(jī)械負(fù)荷，同時(shí)還由于與高溫燃?xì)饨佑|而承受很高的熱負(fù)荷。為了保證氣缸的良好密封，氣缸蓋既不能損壞，也不能變形。為此氣缸蓋應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。
工作情況
氣缸蓋的作用是密封氣體，與活塞共同形成燃燒空間，并承受高溫高壓燃?xì)獾淖饔谩飧咨w的工作情況是：
（1）氣缸蓋受到高溫高壓燃?xì)庾饔茫惺芎艽蟮穆菟A(yù)緊力，導(dǎo)致機(jī)械應(yīng)力大。
（2）氣缸蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度場(chǎng)嚴(yán)重不均勻，導(dǎo)致熱應(yīng)力大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起氣缸蓋出現(xiàn)裂紋和整體變形
因此氣缸蓋的設(shè)計(jì)要求是
（1）有足夠的剛度和強(qiáng)度，工作變形小，保證密封。
（2）合理布置燃燒室、氣門(mén)、氣道，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能。
（3）工藝性良好，溫度場(chǎng)盡量均勻，減少熱應(yīng)力，避免熱裂現(xiàn)象。
產(chǎn)品材料
氣缸蓋一般都由優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄造，轎車(chē)用的汽油機(jī)則多采用鋁合金氣缸蓋。鋁合金導(dǎo)熱性好，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。其次，鑄造性能優(yōu)異，適于澆鑄結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。但必須注意鋁合金氣缸蓋的冷卻，控制其底平面的溫度在300℃以下。否則，底平面過(guò)熱將產(chǎn)生塑性變形而翹曲。
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
用來(lái)封閉氣缸并構(gòu)成燃燒室。側(cè)置氣門(mén)式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋、鑄有水套、進(jìn)水孔、出水孔、火花塞孔、螺栓孔、燃燒室等。頂置氣門(mén)式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋，除了冷卻水套外，還有氣門(mén)裝置、進(jìn)氣和排氣通道等。缸蓋在內(nèi)燃機(jī)屬于配氣機(jī)構(gòu)，主要是用來(lái)封閉汽缸上部，構(gòu)成燃燒室。并做為凸輪軸和搖臂軸還有進(jìn)排氣管的支撐。主要是把空氣吸到汽缸內(nèi)部，火花塞把可燃混合氣體點(diǎn)燃，帶動(dòng)活塞做功，廢氣從排氣管排出。
產(chǎn)品功用
氣缸蓋是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱形零件，用螺栓緊固于機(jī)體頂部，成為柴油機(jī)的頂端部件，故俗稱(chēng)氣缸頭。其功用如下：
l．封閉氣缸套頂部，與活塞、缸套共同組成密閉的氣缸工作空間。
2．將氣缸套壓緊于機(jī)體正確位置上，使活塞運(yùn)動(dòng)正常。
3．安裝柴油機(jī)各種附件，如噴油器、進(jìn)、排閥裝置、氣缸起動(dòng)閥、示功閥、安全閥以及氣閥搖臂裝置等等。
4．布置進(jìn)、排氣道，冷卻水道等。在小型高速機(jī)的氣缸蓋中還布置渦流室或預(yù)燃室等。因此氣缸蓋中孔腔、通道繁多，使其結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜。
產(chǎn)品工況
工作中，氣缸蓋的底面就是燃燒室的頂壁，承受高溫高壓燃?xì)馑┘拥臋C(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。同時(shí)受到緊固聯(lián)接螺栓的安裝預(yù)緊力以及冷卻水和高溫燃?xì)獾母g作用。
1．熱應(yīng)力
氣缸蓋觸火底面的工作溫度隨著柴油機(jī)的負(fù)荷增大和冷卻條件變差而會(huì)升高。工作溫度在噴油器孔與氣閥座孔之間的鼻梁區(qū)最高。缸蓋底的觸火面與觸水面之間以及缸蓋中央與四周之間都存在著很大溫差。據(jù)測(cè)量某柴油機(jī)在運(yùn)行時(shí)空氣閥座孔處溫度達(dá)430℃，最大溫差超過(guò)200℃。又由于各部分厚度不均、形狀復(fù)雜以及螺栓緊固的束縛，使熱脹冷縮受牽制嚴(yán)重而造成很大的熱應(yīng)力。熱應(yīng)力往往是缸蓋裂紋的主要原因。熱應(yīng)力以σT表示。
2．氣體壓力
燃?xì)庀蛏蠈?duì)缸蓋的總作用力的中心在氣缸蓋中央。缸蓋螺栓從四周壓緊缸蓋，故使缸蓋中央上拱彎曲。對(duì)缸蓋底面板壁來(lái)講，上拱變形使觸火面受壓、而觸水面受拉。其作用效應(yīng)與熱應(yīng)力一樣。氣體產(chǎn)生的應(yīng)力以σc表示。
3．安裝應(yīng)力
缸蓋螺栓施于氣缸蓋的預(yù)緊力約為缸蓋底面氣體最高爆發(fā)力的數(shù)倍，以確保緊固密封可靠。在預(yù)緊力及支承力作用下缸蓋也有中央上拱彎曲的趨勢(shì)，也使缸蓋底壁觸火側(cè)受壓應(yīng)力，而冷卻水側(cè)受拉應(yīng)力。預(yù)緊應(yīng)力與預(yù)緊力大小成正比，為靜應(yīng)力，以σj表示。在安裝不正確時(shí)將會(huì)出現(xiàn)很大數(shù)值。
4．腐蝕
冷卻氣缸蓋等的冷卻水通常是含有SO4--和CI-等酸根離子的電解質(zhì)溶液。而缸蓋冷卻面由于各種原因存在電壓。在電解質(zhì)溶液中，電勢(shì)較低的陽(yáng)極將被腐蝕。例如：生鐵材料中，鐵比碳化鐵的電位低；受拉伸應(yīng)力和拉伸變形部位的電位也較壓應(yīng)力變形部位的電位低；冷卻水中含氧量少的部位的電位也低；這樣這些部位的金屬會(huì)受電化學(xué)腐蝕，在靜應(yīng)力下，腐蝕使材料失落處呈現(xiàn)麻點(diǎn)，安裝防蝕鋅塊能有效地減輕電化學(xué)腐蝕。而在脈動(dòng)機(jī)械應(yīng)力下，麻點(diǎn)即成為應(yīng)力集中處，成為疲勞裂紋源。在脈動(dòng)應(yīng)力和電化學(xué)腐蝕共同作用時(shí)，使處于晶格滑移帶受腐蝕，引起金屬材料的抗疲勞強(qiáng)度顯著下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為腐蝕疲勞。高溫燃?xì)鈱?duì)氣缸蓋底面也有較強(qiáng)的化學(xué)腐蝕作用。
由上分析可見(jiàn)，氣缸蓋的工作條件是十分惡劣的。
產(chǎn)品要求
氣缸蓋是一個(gè)負(fù)荷嚴(yán)重而結(jié)構(gòu)又十分復(fù)雜的重要機(jī)件。要求其有足夠的強(qiáng)度、良好的耐熱性；同時(shí)材料還應(yīng)具有良好的澆鑄工藝性。氣缸蓋的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛性。觸火面形狀應(yīng)符合圖紙要求。有足夠圓弧過(guò)度且光潔完整。受壓面和各種道腔應(yīng)分別符合規(guī)定的壓力試驗(yàn)要求，各安裝座孔尺寸、形狀都應(yīng)符合精度要求。尤其是各個(gè)閥座孔與閥錐面應(yīng)保持良好的密封狀態(tài)。氣缸直徑在400mm以下的氣缸蓋材料多用HT400之類(lèi)的灰鑄鐵；400mm以上者多用球墨鑄鐵，如QT60—2等。不少大型低速柴油機(jī)采用鑄鋼缸蓋或者采用生鐵——鑄鋼組合式缸蓋。
常見(jiàn)故障
一般有氣門(mén)間隙過(guò)大或過(guò)小，導(dǎo)致氣門(mén)異響；還有就是缸蓋上凸輪軸位置傳感器失效，不過(guò)這種情況很少，一般都是氣門(mén)故障。還有比較大的故障就是油水混合了，發(fā)生這種情況一般都是缸蓋與汽缸的結(jié)合面有貫通性的劃傷，或者汽缸墊密封不嚴(yán)。這種情況就需要大拆發(fā)動(dòng)機(jī)了。
避免裂紋
1．裝配時(shí)應(yīng)檢查各冷卻水孔是否暢通。定期用堿性溶液清洗冷卻系，及時(shí)清除水垢油污。
2．發(fā)動(dòng)機(jī)正在工作而水箱偶爾缺水
3．水箱內(nèi)應(yīng)加軟水，并盡可能少換水。
4．柴油機(jī)應(yīng)避免長(zhǎng)期在超負(fù)荷下工作。
5．氣缸蓋螺栓要均勻上緊，并正確調(diào)整供油時(shí)間。
磨損原因
1、導(dǎo)致氣缸早期磨損的原因
（1）新的或大修后的發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的磨合試運(yùn)轉(zhuǎn)就投入作業(yè)，造成氣缸等零件的早期磨損。
（2）長(zhǎng)期超負(fù)荷作業(yè)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期超負(fù)荷作業(yè)，使機(jī)溫上升、潤(rùn)滑油變稀、潤(rùn)滑不良，加速了缸套、活塞和活塞環(huán)等零件的磨損。又由于機(jī)油上升，充氣系數(shù)下降，燃油與空氣比例失調(diào)，燃燒不完全，氣缸等零件積炭增多，引起氣缸故障，從而加快了氣缸的早期磨損。
（3）長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)溫過(guò)低，潤(rùn)滑差，燃燒不完全，產(chǎn)生積炭多，加速了氣缸的早期磨損。又由于機(jī)溫低，氣缸里易產(chǎn)生酸性物質(zhì)，從而腐蝕氣缸，產(chǎn)生麻點(diǎn)剝落，引起氣缸的早期磨損。
（4）頻繁的起動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，潤(rùn)滑油路中的機(jī)油很快流回到油底殼內(nèi)，所以頻繁起動(dòng)，會(huì)使缸套、活塞和活塞環(huán)等零件表面處于干摩擦或半干摩擦的狀態(tài)，必然加速氣缸套的磨損。
（5）不重視空氣濾芯的保養(yǎng)，致使空氣濾清器濾芯堵塞嚴(yán)重，不經(jīng)濾清器的空氣直接進(jìn)入氣缸。而空氣中所含的各種灰塵雜質(zhì)，其中二氧化硅占一半以上，其硬度超過(guò)鋼鐵，所以進(jìn)入氣缸里的空氣，加速了氣缸磨損。
（6）不定期更換機(jī)油。機(jī)油使用一定時(shí)間后，逐漸老化變質(zhì)，失去潤(rùn)滑作用，同時(shí)混入一些機(jī)械雜質(zhì)引起磨料磨損。
（7）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)預(yù)熱期間供燃油。多缸柴油機(jī)在溫度低于5℃時(shí)，必須經(jīng)過(guò)充分預(yù)熱后才能向氣缸供油，但在預(yù)熱期間供油，不僅起動(dòng)困難，而且提早噴入的燃油，由于煅燒不完全，氣缸積炭增多，加速了氣缸的磨損。
（8）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后不經(jīng)預(yù)熱就投入作業(yè)，因機(jī)溫過(guò)低，馬上加大油門(mén)，燃燒不完全，氣缸積炭增多，加速了氣缸磨損。
（9）發(fā)動(dòng)機(jī)帶病作業(yè)。如連桿彎曲、扭曲、各配合零件松曠或過(guò)緊等。
（10）選用潤(rùn)滑油不注意規(guī)格。
（11）“轟油門(mén)”。有些機(jī)手在停機(jī)前轟幾下油門(mén)，企圖將氣缸里的余油燃燒干凈，其實(shí)適得其反，由于油門(mén)忽大忽小，燃油與空氣混合不均勻，燃燒不完全，產(chǎn)生積炭多，加速了氣缸磨損。
2、預(yù)防氣缸早期磨損的措施
（1）新的或大修后的柴油機(jī)必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的磨合試運(yùn)轉(zhuǎn)后才能正式投入作業(yè)。
（2）定期檢查保養(yǎng)空氣濾芯、機(jī)油濾清器、柴油格，使之處于良好的技術(shù)狀態(tài)下工作，這是防止塵埃雜質(zhì)由空氣、燃油和機(jī)油通道中進(jìn)入氣缸，減輕氣缸磨損，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命的一項(xiàng)重要措施。
（3）定期更換油底殼機(jī)油，加入的機(jī)油必須符合說(shuō)明書(shū)的要求。更換油底殼機(jī)油時(shí)，應(yīng)仔細(xì)清洗油底殼及潤(rùn)滑油路，其方法是先放盡變質(zhì)機(jī)油，用相同數(shù)量的干凈柴油，倒入油底殼，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3—5分鐘后，放盡清洗柴油，然后揩凈油底殼，同時(shí)清洗機(jī)油濾清器，最后加入規(guī)定份量的機(jī)油。
（4）嚴(yán)禁先起動(dòng)后加水，否則易使氣缸驟冷而裂損。
（5）經(jīng)常保持發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作溫度，過(guò)高則機(jī)油稀釋?zhuān)瑵?rùn)滑條件惡化；過(guò)低則產(chǎn)生酸性腐蝕，引起麻點(diǎn)剝落。一般適宜的工作溫度為70—80℃，蒸發(fā)式發(fā)動(dòng)機(jī)可稍高些。
（6）起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意預(yù)潤(rùn)滑，因?yàn)楫?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，潤(rùn)滑系中的機(jī)油絕大部都流到油底殼，各運(yùn)動(dòng)副表面處于干磨擦和半干磨擦，若馬上起動(dòng)，必然加劇氣缸等零部件磨損速度，因此在起動(dòng)時(shí)先搖轉(zhuǎn)曲軸數(shù)十圈，使運(yùn)動(dòng)副表面預(yù)先得到一定潤(rùn)滑。
（7）起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后預(yù)熱一段時(shí)間，因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較低，氣缸等零件還未得到充分潤(rùn)滑，否則加快缸套、活塞、活塞環(huán)、軸頸與軸瓦磨損。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度達(dá)40℃起步，60℃正式投入作業(yè)。
（8）禁止長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷作業(yè)。
（9）禁止發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期急速運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期急速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噴油嘴霧化不良，燃油與空氣混合不均勻，燃燒不完全，氣缸易產(chǎn)生積炭，加劇了氣缸磨損。另外長(zhǎng)期怠速運(yùn)轉(zhuǎn)也加速磨損。
（10）正確進(jìn)行起動(dòng)，并盡量減少起動(dòng)次數(shù)，如停機(jī)不超過(guò)15分鐘，不用熄火，以減少起動(dòng)次數(shù)。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，不要將油門(mén)放到最大位置強(qiáng)行起動(dòng)，否則使氣缸內(nèi)噴入的柴油過(guò)多，導(dǎo)致起動(dòng)不著，即使能起動(dòng)，由于氣缸內(nèi)燃油過(guò)多，燃燒不完全，產(chǎn)生積炭而加劇磨損。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)氣溫在15℃以下時(shí)，起動(dòng)開(kāi)始不要加油門(mén)，空轉(zhuǎn)曲軸數(shù)圈，感到輕松后再加小油門(mén)起動(dòng)。
（11）嚴(yán)禁轟油門(mén)。轟油門(mén)不僅引起連桿、曲軸變形，甚至曲軸折斷，而且燃燒不完全。
（12）嚴(yán)禁帶病作業(yè)。應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)，及時(shí)檢修，如保持活塞環(huán)開(kāi)口間隙符合規(guī)定，不使用不符合要求的活塞環(huán)，以減少氣缸積炭；按發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工序檢查活塞“偏缸”，如不符合規(guī)定，應(yīng)及時(shí)查明原因予以排除；定期檢查高速氣門(mén)間隙與供油提前角，使燃油與空氣混合均勻，燃燒正常，減少積炭；連桿、曲軸發(fā)生彎曲和扭曲時(shí)，應(yīng)及時(shí)校正，并保證曲軸的軸向間隙符合技術(shù)要求。
（13）作業(yè)時(shí)不允許突變油門(mén)，如因工作負(fù)荷改變需改變油門(mén)時(shí)，也應(yīng)緩慢進(jìn)行。
（14）樹(shù)立清潔意識(shí)。保養(yǎng)維護(hù)時(shí)，就注意保持人身、工具及零件的清潔，以免把鐵屑、泥砂等磨粒帶入氣缸而使氣缸產(chǎn)生早期磨損
裂紋措施
1、氣缸蓋螺栓要均勻上緊，并正確調(diào)整供油時(shí)間。
3、柴油機(jī)應(yīng)避免長(zhǎng)期在超負(fù)荷下工作。
4、發(fā)動(dòng)機(jī)正在工作而水箱偶而缺水時(shí)，不得立即熄火，而應(yīng)低速運(yùn)轉(zhuǎn)徐徐加水。不得在發(fā)動(dòng)機(jī)走熱后加冷水，停車(chē)后應(yīng)等水溫至40℃以下后再放水。寒冬季節(jié)起動(dòng)不能立即加開(kāi)水，而應(yīng)先加熱水而加開(kāi)水。
5、裝配時(shí)應(yīng)檢查各冷卻水孔是否暢通。定期用堿性溶液清洗冷卻系，及時(shí)清除水垢油污。
氣缸是柴油機(jī)的重要組成部分，應(yīng)盡量減小氣缸的磨損，有助于提高柴油機(jī)的性能和使用壽命。
冬防開(kāi)裂
冬季氣溫低，柴油機(jī)汽缸蓋易發(fā)生裂縫漏水。其主要原因有以下幾個(gè)方面：
1、起動(dòng)后才加冷卻水。柴油機(jī)起動(dòng)后，機(jī)內(nèi)溫度立即升高，如果這時(shí)加入冷卻水，汽缸體與汽缸蓋急劇冷卻，就會(huì)因冷縮而裂縫。
2、停機(jī)后，沒(méi)有放冷卻水。機(jī)內(nèi)水凍結(jié)成冰，體積增大，發(fā)生汽缸體和汽缸蓋脹裂。
3、柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，冷卻水不足或水箱開(kāi)鍋機(jī)溫過(guò)高，突然加入冷卻水。汽缸體和汽缸蓋過(guò)冷收縮也會(huì)引起開(kāi)裂。
4、柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)內(nèi)溫度高，停車(chē)后立即放掉高溫水。會(huì)導(dǎo)致高溫零件驟遇冷空氣而開(kāi)裂。
5、使用減壓機(jī)停機(jī)，使高溫的氣缸蓋突然遇到寒冷空氣而導(dǎo)致開(kāi)裂。
防止各類(lèi)汽缸體和汽缸蓋開(kāi)裂有以下方法：
1、起動(dòng)柴油機(jī)前，應(yīng)先給水箱加入溫?zé)崴瑖?yán)冬季節(jié)要灌注熱水2~3次，待放水閥中流出的水約30~50℃時(shí)起動(dòng)為佳。
2、柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，停機(jī)后應(yīng)等待半個(gè)小時(shí)左右，機(jī)溫下降到40~50℃時(shí)再放冷卻水。放完水后最好用細(xì)鐵絲捅通放水閥開(kāi)關(guān)，防止沉淀物堵塞放水閥。
3、柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)熱嚴(yán)重缺水時(shí)，應(yīng)讓柴油機(jī)低速空轉(zhuǎn)10~15分鐘，然后再慢慢加入冷卻水。
參考資料 >