汽油发动机的压缩比直接影响到发动机的性能和燃料汽油牌号的选择，是发动机的关键参数之一。发动机压缩比的计算公式

其中， 为发动机气缸总容积，是当活塞运动到下止点时整个气缸内的体积; 为发动机气缸压缩容积，是当活塞运动到上止点时缸盖燃烧室和活塞所密封区域的体积; 为发动机气缸工作容积(一般情况下汽油发动机压缩比为7～10，柴油发动机为14～22)。式中， 主要是缸盖燃烧室容积。若燃烧室容积偏小，造成压缩比偏大，容易引起发动机爆燃;若燃烧室容积偏大，压缩比偏小，易导致燃料燃烧不充分造成积碳。因此，缸盖燃烧室容积对于压缩比的影响极大，缸盖燃烧室容积的控制至关重要。

缸盖燃烧室容积控制方法及容积现状

1. 现有缸盖燃烧室容积控制方法

对于缸盖燃烧室容积的控制，目前很多发动机制造工厂都是采用间接控制燃烧室高度点到底面距离平均值的方法来进行控制。某发动机工厂生产某型号直列四缸汽油发动机，对于缸盖燃烧室高度平均值 的最终控制要求为 ，如图1所示。加工过程中首先对缸盖毛坯燃烧室高度点进行探测并取平均值 ，再以 为基准控制预加工高度 ，最后再精加工底面 得到最终的燃烧室高度尺寸。对于最终成品缸盖燃烧室容积的要求为 。

2. 缸盖燃烧室容积现状

由于受检测设备(检测使用设备为GFM-Volume Checker，系统分辨率0.002ml)节拍和耗材的影响，无法对成品缸盖进行100%测量，只能按照频次进行检测。其抽检频次为每个模号的缸盖每天抽检一件进行测量，因此缸盖燃烧室容积控制的过程能力控制非常关键。

为研究现生产情况下缸盖燃烧室容积的过程控制能力，从抽检数据中随机抽取5个模号中各5个缸盖的容积测量数据进行过程能力的分析，如表1所示。

根据表1中的数据计算5个模缸盖燃烧室容积的过程能力 和 值(见表2)。从以上数据分析可以看到，现生产控制情况下不同模号缸盖之间燃烧室容积的能力值差异较大。其中，1#模和3#模容积稳定性较好， ;5#模容积稳定性较差， 。2#模和5#模容积偏离设计中值较严重， 。整体容积计算得到 ， ，平均值为 ，过程能力较差。

缸盖燃烧室容积和高度关系分析

1.理论缸盖燃烧室容积和燃烧室高度关系分析

对缸盖的三维数学模型进行分析，研究在理论情况下缸盖燃烧室容积和燃烧室高度是否存在某种数学关系。缸盖燃烧室三维数模如图2所示。

根据缸盖的三维数模，分析出缸盖燃烧室容积和高度的关系(缸盖燃烧室气门部分使用平面代替)做出缸盖燃烧室高度和容积的关系理论曲线，如图3所示，其中高度零点设置为缸盖燃烧室高度探测点。

从图3可以看到，使用理论三维数模分析，随着缸盖燃烧室高度的增加，缸盖燃烧室容积也逐渐增加。在缸盖燃烧室高度大于9.25mm之后，缸盖燃烧室容积和高度的关系基本上符合一条直线。

2. 缸盖燃烧室容积及高度理论关系验证

为验证燃烧室容积与高度的理论关系，对同一个缸盖逐步加工不同燃烧室高度测量其对应的燃烧室容积数据，如表3所示。

从图4可以看到，同一个缸盖加工到不同燃烧室高度时对应的燃烧室容积和高度呈直线关系，与理论三维数模分析得到的理论曲线接近。因此可以说明燃烧室高度在9.25mm～9.55mm之间，缸盖燃烧室容积和高度是线性相关的，直线的斜率近似为缸盖燃烧室的在缸盖底面上的面积。

3. 实际情况下缸盖燃烧室容积与高度的线性关系

为验证在现实际生产中缸盖的燃烧室容积和燃烧室高度关系是否与理论数模一致。对50个成品缸盖的燃烧室高度和容积进行一一对应的测量。对这些数据进行处理，做出四个缸的燃烧室容积和高度的散点图(见图5)。

从图5可以看到，现实际生产情况下，缸盖燃烧室容积和燃烧室高度之间不呈线性，同一燃烧室高度(横坐标在同一值)下的不同缸盖燃烧室容积差异较大。

对容积和高度数据进行相关性分析，得到其Pearson相关性系数为-0.008，没有表现出相关性。

根据以上数据分析可知单个缸盖的燃烧室容积和高度值是呈现线性关系的，但当多个不同缸盖不同气缸的数据合并时却没有表现出线性关系，因此不同缸盖不同气缸之间的差异是导致缸盖燃烧室容积和燃烧室高度值不成线性关系的原因。这种差异是缸盖铸造时不同零件、不同气缸燃烧室形貌的公差尺寸控制、热处理变形等存在差异造成的与理论数模差异的结果。

缸盖燃烧室高度点到底面距离平均值的加工过程能力分析

利用Q-DAS软件对缸盖燃烧室高度平均值数据进行收集和分析。选取125个燃烧室高度平均值测量数据如图6所示，其过程能力 ， 。

根据以上数据可以说明：控制燃烧室高度平均值的方式存在一定局限性，当平均值能力很好时，其单缸的高度过程能力并不高，缸间存在差异;无论是单缸还是平均值高度， 都在1.0以上，说明缸盖燃烧室高度控制的过程能力尚可，加工过程较稳定。

结语

汽油发动机缸盖燃烧室容积对于压缩比的影响非常关键。由于直接对缸盖燃烧室容积进行控制较困难，因此很多发动机制造厂采用间接控制缸盖燃烧室高度的方式进行对容积的控制，对于这种间接控制的方式有以下两点关键：缸盖燃烧室型腔形貌与理论三维数模的符合程度控制;缸盖燃烧室高度点尺寸的控制能力。

从以上分析可以看到，对于缸盖燃烧室高度尺寸控制的过程能力较高，加工过程稳定。但由于铸造精度的原因，导致缸盖毛坯的燃烧室型腔与理论三维数模之间符合程度较差，导致缸盖燃烧室容积与燃烧室高度之间相关性很差，不存在理论的线性关系，因此使用通过控制燃烧室高度平均值来控制燃烧室容积的方式其关键在于缸盖燃烧室型腔形貌与理论三维数模的符合程度的控制。