張靖崎，許映蘭，陳詩沐

（合肥工業(yè)大學(xué)，安徽合肥 230000）

0 引言

在汽車發(fā)動機工作的過程中，活塞性能優(yōu)劣對其運行有較大的影響，對發(fā)動機的整體性能有著重要影響。而活塞燃燒室容積和形狀便顯得尤為重要：活塞燃燒室的容積不僅影響汽車發(fā)動機的動力性能，還與發(fā)動機的爆燃、泄漏容積等缺陷密切相關(guān)，活塞燃燒室容積對柴油燃燒情況有著直接影響，進而影響發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、污染排放等性能指標(biāo)，是活塞生產(chǎn)過程及發(fā)動機研發(fā)中的一個關(guān)鍵參數(shù)。

為改善和提高汽車活塞燃燒室內(nèi)燃油的燃燒效率，不少研究單位和發(fā)動機生產(chǎn)家對活塞燃燒室做了大量研究，從活塞燃燒室的形狀到燃燒室的加工均有研究。燃料的霧化狀況，對可燃混合氣的充分混合有極大影響，但有適當(dāng)形狀的燃燒室相匹配形成氣流運動，可進一步促進燃料迅速均勻地與空氣混合，使燃燒過程更加完善，提高內(nèi)燃機的熱效率，降低排放污染[1]。在燃燒室的形狀方面，現(xiàn)在大多設(shè)計成ω 形燃燒室[2]。而在燃燒室的加工工藝方面打破傳統(tǒng)工藝流程，在精車止口工序改頂面定位為燃燒室平面定位，得到新的工藝尺寸鏈[3]，大大降低了廢品率。燃燒室容積的加工及精度控制是汽車發(fā)動機保持功能一致性的重要基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)汽車工業(yè)界對發(fā)動機缸蓋燃燒室容積的檢測方法主要為滴定法和氣體測量法。上述兩種方法檢測速度慢、效率低、人為誤差大、且對測量環(huán)境要求較高，測量精度得不到保證[4]。國內(nèi)缸蓋燃燒室容積主要通過控制燃燒室內(nèi)基準(zhǔn)點和缸蓋底面之間的距離間接控制燃燒室容積，在線設(shè)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[5]。

本文利用高等數(shù)學(xué)的積分及偏導(dǎo)知識分析各加工工序?qū)w積的影響，以確定最佳加工方案，并最終編輯出相關(guān)程序，以達到提高加工工藝的目的。

1 ω 形燃燒室體積計算公式

以圖1 為例，計算容積如下。

（2）圓柱體積V3。V3=πx22（y5-y2）。

圖1 ω 形燃燒室計算圖分析

（3）燃燒室體積V。V=V3+V1-V2。

2 誤差分析

對于加工工藝參數(shù)對容積誤差的影響，計算如下。

（2）開口半徑對誤差的影響。

（3）圓弧半徑對誤差的影響。

由上述計算可以得到，以ω 形活塞燃燒室為例，如果深度產(chǎn)生改變則對整體容積影響最大，其次則是燃燒室上部開口半徑，影響最小的則是底部圓弧半徑。因此應(yīng)該優(yōu)先保證影響較大的尺寸，即深度。下面舉實例證明。

3 實例

根據(jù)圖1 舉實例說明，由圖可得：P0（19，5），P1（19，0），P2（23±0.03，8±0.1），P3（14.43，0），P4（3，8），P5（23±0.03，14±0.1），V1=π（192+55）×8-π/3×53-π/3×33+π×19×［3×4+5×0+52arcsin3/5-52arcsin （-1）］=13 562.55，V2=π/3×8×（14.432+14.43×3+32）=2182.48，V3=π×232×6=9971.42，V=V1+V3-V2=21 351.49。

當(dāng)y2=8.1，V1=13 728.29；當(dāng)y2=7.9，V1=13 395.92；當(dāng)x2=23.03，V3=9997.44；當(dāng)x2=22.97，V3=9945.42，所以Vmin=21 158.86，Vmax=21 543.25。

（1）當(dāng)P2=（23，8）時當(dāng)P2=（23.03，8）時，當(dāng)P2=（22.97，8）時，由此可知，當(dāng)PX2產(chǎn)生微小偏差時，只會使梯形深度對誤差產(chǎn)生影響。當(dāng)PX2偏大時，對誤差的影響比偏小時的影響要略小。

由此可知，當(dāng)PY2產(chǎn)生微小偏差時，會使梯形開口半徑和圓弧半徑對誤差產(chǎn)生影響。

當(dāng)PY2偏小時，對誤差的影響比偏大時的影響要略小。

由此可知，當(dāng)xP2和yP2同時產(chǎn)生微小偏差時，使開口半徑對誤差的影響產(chǎn)生波動，當(dāng)xP2和yP2同時偏大或同時偏小時對誤差的影響，要略小于，xP2偏大但yP2偏?。ɑ騲P2偏小但yP2偏大）對誤差的影響。

4 工藝參數(shù)設(shè)計策略

從上述分析可以看出，對于ω 形燃燒室的加工要素選擇，加工深度誤差對容積誤差影響最大，其次是直徑誤差，因此應(yīng)著重控制燃燒室深度誤差。對于鑄造表面不需進行切削加工的燃燒室，提高模具精度，加強對毛胚高度的控制，在安排切削加工工藝時，控制燃燒室深度誤差是很重要的；對于需要切削加工的燃燒室，在加工工藝設(shè)計上，應(yīng)優(yōu)先考慮提高燃燒室深度精度，其次保證燃燒室直徑精度。