發(fā)動機缸蓋燃燒室容積是決定發(fā)動機壓縮比的一個重要參數(shù)，它直接影響發(fā)動機的壓縮比，從而影響發(fā)動機的運行性能和穩(wěn)定性。

　　目前，國內(nèi)缸蓋燃燒室容積主要通過控制燃燒室內(nèi)基準點和缸蓋底面之間的距離間接控制燃燒室容積，在線設備測量燃燒室容積并反饋到機床加工的方式仍處于研究階段，未能得到廣泛的實施。按照目前的控制方法，在保證燃燒室成形尺寸的前提下，燃燒室高度直接影響著燃燒室的容積，所以燃燒室高度的控制在缸蓋的加工中顯得尤為重要。

　　缸蓋燃燒室高度的控制方式

　　以某四缸發(fā)動機為例，缸蓋燃燒室高度尺寸要求為：燃燒室高度點與缸蓋底面高度H=(9.4±0.15)mm，缸間極差Δ≤0.2 mm。

　　1.毛坯鑄造尺寸控制

　　缸蓋材料為鋁合金，毛坯通過重力鑄造成形，使用涂層來控制燃燒室表面質(zhì)量和成形精度。其成形模具具備可調(diào)的燃燒室鑲塊，可單獨調(diào)節(jié)鑲塊高度，保證燃燒室高度點到毛坯基準的高度h=(7.4±0.25)mm，并控制各缸間的高度差異Δ≤0.2 mm。

　　2.機加工尺寸控制

　　(1)在線測量補償系統(tǒng)

　　在線測量系統(tǒng)由測量模塊、接收模塊和接口組成，測量系統(tǒng)包括探針、傳感器和發(fā)射器等，探針與被測點直接接觸，通過發(fā)射器把傳感器檢測的位置信息傳輸?shù)浇邮漳K，最后通過接口與數(shù)控系統(tǒng)通信，把探測信息轉(zhuǎn)換為數(shù)控變量，用于加工。其測量精度、穩(wěn)定性高，對于加工尺寸的一致性貢獻尤其明顯。在線測量補償系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

　　(2)缸蓋燃燒室高度工藝控制

　　缸蓋燃燒室高度工藝流程(見圖2)如下：①以毛坯基準定位，通過在線測量補償系統(tǒng)探測四缸各燃燒室高度點在機械坐標系下的位置，并計算4個燃燒室點坐標的平均值H1和缸間極差Δ，若Δ超出0.2 mm，停止加工并剔料，否則H1為基準粗加工缸蓋頂面;②以頂面為定位基準，通過在線測量補償系統(tǒng)探測燃燒室高度點，粗加工底面，燃燒室高度控制為(9.9±0.1)mm;③以頂面為定位基準，通過在線測量補償系統(tǒng)探測粗加工底面上4個點的位置，并計算平均值作為加工零點，精加工底面，去除0.5 mm加工余量，從而保證(9.4±0.15)mm的燃燒室高度尺寸。

　　燃燒室高度的測量

　　缸蓋燃燒室高度測量有線旁SPC測量和三坐標測量儀(CMM)測量兩種控制方式。

　　1.SPC測量

　　缸蓋燃燒室高度的SPC測量檢具包括長度計、定位塊、測量定位板和工業(yè)電腦等;測量定位板通過定位銷與缸蓋底面銷孔定位，定位塊和測量定位板配合保證測量點位置，長度計測取底面到燃燒室高度點的距離，計算四缸高度平均值和極差，并把數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)電腦;工業(yè)電腦把測量數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫，通過專業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件分析燃燒室高度加工的過程能力，達到控制燃燒室高度一致性的目的。燃燒室高度檢具如圖3所示。圖4為SPC測量某缸蓋燃燒室高度數(shù)據(jù)，可見在在線測量補償系統(tǒng)的作用下，燃燒室高度尺寸穩(wěn)定性很高，在保證燃燒室鑄造質(zhì)量的情況下，可以保證燃燒室容積受控。

　　2.CMM測量

　　CMM是測量和獲得尺寸數(shù)據(jù)的最有效的方法之一，是在三維可測的空間范圍內(nèi)，能夠根據(jù)測頭系統(tǒng)返回的點數(shù)據(jù)，通過三坐標的軟件系統(tǒng)計算各類幾何形狀、尺寸等測量能力的儀器。其通過測針提取缸蓋底面特征作為基準，測取燃燒室高度點的高度值，可生成電子報告和制定格式數(shù)據(jù)，并通過計算機上傳至數(shù)據(jù)庫，由數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件分析過程能力。

　　燃燒室高度控制優(yōu)化

　　1.缸間一致性控制優(yōu)化

　　缸蓋燃燒室的缸間差異由毛坯決定，可通過改善鑄造工藝、提高模具精度、改變涂層材料或厚度以及控制熱處理變形等方法，獲得更出色的燃燒室型腔一致性。對缸蓋燃燒室高度的控制和燃燒室容積的穩(wěn)定性至關重要。

　　2.在線探測方式控制優(yōu)化

　　在線探測補償燃燒室高度的控制方法的精度和可靠性高，但是加工中產(chǎn)生的鋁屑、切削液等雜質(zhì)會導致燃燒室的探測“失真”，甚至會有加工高度超差的情況出現(xiàn)。為此，可進行一項優(yōu)化：在底面精加工工位增加燃燒室高度點的探測，并通過燃燒室高度平均值和底面探測值計算加工前燃燒室的高度值，使用NC程序進行邏輯運算控制，防止機床來料不合格，減少加工后燃燒室高度出現(xiàn)超差的情況。

　　燃燒室容積控制發(fā)展方向

　　通過燃燒室高度間接控制燃燒室容積的技術是目前發(fā)動機制造業(yè)的主流，具有明顯的局限性。為應對發(fā)動機越來越高的性能和穩(wěn)定性要求，新的燃燒室容積控制技術必須加快研究應用。

　　1.在線測量燃燒室容積加工技術

　　在線測量燃燒室容積技術的出現(xiàn)，使更直接的燃燒室容積控制得以實現(xiàn)。其通過在線測量系統(tǒng)，測量缸蓋各缸燃燒室容積實際值，計算最優(yōu)的燃燒室容積組合，轉(zhuǎn)化為數(shù)控機床加工參數(shù)執(zhí)行加工;其優(yōu)勢在于擺脫了完全依靠燃燒室鑄造精度和燃燒室高度控制來間接控制容積的限制，燃燒室容積的一致性和穩(wěn)定性更高。

　　2.仿形加工燃燒室的應用

　　隨著數(shù)控技術、多軸機床、仿形加工機器人和特殊刀具等的發(fā)展，零件加工精度和復雜程度得到了不斷的提升，使型腔復雜的燃燒室仿形加工的可能性大大提升。機加工燃燒室具備以下優(yōu)點：不再依賴毛坯鑄造精度，毛坯鑄造成本大大降低;燃燒室的一致性得到提升，可優(yōu)化發(fā)動機性能和運行穩(wěn)定性;能達到更高的尺寸精度和表面質(zhì)量，改善混合氣體燃燒質(zhì)量，降低排放。可見，仿形加工燃燒室的應用是未來的發(fā)展趨勢。

　　結(jié)語

　　缸蓋燃燒室容積是決定發(fā)動機性能的重要參數(shù)，目前通過燃燒室高度控制容積的方法在一定的前提下可使燃燒室容積受控，但其受鑄造因素影響，可優(yōu)化空間受到限制。加工和測量技術的發(fā)展，以及對發(fā)動機性能日益提高的需求，促使人們不斷探討更出色的燃燒室容積控制方法。