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把摩托车动力改装做到极致,谈气缸头的散热与隔热措施
点击:767    发布时间:2018-8-21 4:02:00    来源:微信网页版

四冲汽油内燃机在运转作功时,缸头的温度不允许太高,否则会在压缩油气时产生早燃或爆燃。为降低缸头的温度,有些发动机采用了水冷,有些发动机采用了强制风冷,多数发动机采用的是自冷。若从缸头自身结构来分析一下缸头的受热情况,不难发现,这里还有潜力可挖,可以不用水冷。

一、先简述一下缸头进气系统本身的散热功能

1、首先是铸铝喉管,可以将缸头的热量传导出来;喉管外表暴露部分,是直接对外散发热量。喉管孔壁上的汽油薄膜,会在气缸进气时,蒸发汽油来吸收喉管的热量,同时让进气降低温度。

2、因汽油挥发而降低温度的混合气,在进气过程中,可直接吹冷进气阀门、缸头和气缸内壁。特别是在小油门状态时,因喉管内负压较高,汽油的蒸发作用增强,空气本身温度会降低较多。

3、四冲缸头上散热降温条件最好的部件是进气阀门,有四分之一时间被进气和油雾吹刷降温。特别是没完全雾化的汽油,在惯性作用下直接撞到阀门上,在受热蒸发的同时,阀门被冷却了。

4、现代发动机有些是涡流进气,新进的空气呈环流状态旋转下行,也在吹冷活塞与气缸内壁。对于进气阀门在缸头的四冲发动机,不论进气是哪种状态,都会吹过缸头燃烧室,给缸头降温。

5、鉴于缸头燃烧室内壁的降温与进气气流有关,火花塞的降温同样也是,降温可以避免早燃。较早时传统教材比较强调火花塞的热值,那个规格很重要;但火花塞伸出的长度,与吹气冷却有关。

6、鉴于喉管兼顾给气缸输送油气、储存油气、汽油蒸发、给缸头散热、冷却空气等N多作用。所以对喉管的设计,实际上非常重要。可惜国内对此似乎并不看重,只有某些型号碰巧还可以。

二、再简述一下缸头散热条件最差的部位

1、主要是排气阀门,虽然在进气过程也有被进气吹到,但被吹冷的效果比进气阀要差很多倍。此排气阀门在燃烧过程时,与活塞同时受热;燃烧过程结束后,还被气缸排出的高温废气冲刷。

2、最糟糕的是:排气行程结束后,排气阀区域还被高温废气包围,继续受到高温废气的烘烤。在整个缸头上,燃烧室内壁在做功过程中被高温烧烤,排气时还有废气的热量,受热时间过半。而在缸头的排气孔里,排气阀门则全部时间都被高温废气包围,是整个发动机中受热最严重的。

3、排气阀杆与导管区域,全部时间都被高温废气吹刷包围,根本没有冷却的时间和散热结构。在发动机运转产热最严重时,排气阀杆会过热膨胀,在导管里膨胀撑死,造成排气阀关闭不严。外在表现是:在机车开到最狂时,不能突减油门或关机,否则排气阀杆涨死,气缸顿时无压缩。

4、排气孔在缸头里面的空间和面积很大,是缸头严重受热=过热的因素之一,但长期被忽视。背后凑合的措施:将排气阀杆磨细几丝,或导管扩大几丝,装配时抹点好润滑油,扩大燃烧室。以传统四冲发动机的结构,没法对缸头的排气区域采取任何散热措施;实际上,是个历史难题。

三、对排气系统过度受热可以采取的措施:

1、增加排气阀杆的直径,可以增加阀杆与导管接触的面积,还可以减少导管摩擦阀杆的压强。但现代发动机讲究提高转速,为此阀门运动系统要尽量轻巧,增大阀杆直径的做法就不被看好。

2、尝试热管原理,将排气阀杆做成空心,里面填充热管介质,做成传热效果显著的热管结构。原理很好,只是排气阀的运动频率很高,震动非常剧烈,温度变化很大,想做热管结构有困难。

3、当时我在市面上看到有高温漆,耐温越高的价格越贵,可以用于缸头的,当时五百多一罐。当即买了一罐高温漆,建议老板将它涂抹在缸头排气孔里面,可以形成减少缸头受热的隔热层。这种措施在理论上肯定会有效果,但在工厂里,没人愿意多做一点点的事,此事最后不了了之。

4、如果实施在缸头排气孔里涂抹高温漆的做法,缸头肯定会减少受热,也就等于缸头整体温度降低。减少排气在缸头上的散热,可以增加排气的温度,让废气中未燃烧透彻的油气,继续高温氧化。此措施在气缸外部进行,与气缸的做功无关,但可以降低缸头温度,可以减少排放,值得尝试。

5、一般来说,富油会使排气管里积累碳烟;现在普遍采用欧二国三之类在排气管里添加空气。但如果排气温度不够,就无法烧掉多余的碳;而且简单加气,只会降低排气的温度,更难燃烧。这种增加排气温度的做法,利于在排气管里继续氧化反应,如果在加气前有加热装置,则更好。


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