谈现代汽车发动机舱布置设计

谈现代汽车发动机舱布置设计

摘要发动机舱布置作为整车开发过程中重要的组成部分，汇集了整车各专业设计因素，集材料、性能、安全、加工、装配、维修、成本及美观等诸方面于一体，充分展示了整车的设计水平。按照发动机相对于各总成的位置不同，通常有以下几种布置形式：发动机前置前轮驱动（FF）、发动机前置后轮驱动（FR）、发动机后置后轮驱动（RR）、发动机中置后轮驱动（MR）、全轮驱动（nWD）。不同的动力布置形式机舱布置有差别，文章仅以发动机前置和前轮驱动（FF）形式轿车为例，对汽车发动机舱布置设计进行讨论。

关键词汽车发动机舱；布置设计；布置形式

前言

汽车发动机舱的布置设计有着不同于其他汽车布置形式的特点和难点，在具体的项目中需要进行大量的交流、协调及对标工作，不断地总结经验，以保证设计质量。文中的布置要求来自于设计经验，需要在今后的工作中不断地改善和优化。

1 发动机舱结构

1.1 机体组

汽车发动机机体组主要包括气缸盖、气缸体和机油盘。气缸体的上部就是我们说的气缸盖，下部为曲轴箱，气缸体就是我们常说的为缸体。发动机机体的作用就是能够有效地承受高温高压的功能。

1.2 曲柄连杆机构

曲柄连杆机构主要包括了活塞、连杆、带飞轮的曲轴。发动机借此能够产生动力，并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构。

1.3 配气机构

配气机构主要包括了进气门、进气凸轮轴、排气门、挺杆、排气凸轮轴以及凸轮轴正时皮带（由曲轴正时齿轮驱动）。配气机构的主要作用就是将可燃气体及时有效的充入气缸和及时有效地将燃烧作过功的废气从气缸中排走。

1.4 电子控制汽油喷射系统

电子控制汽油喷射系统主要包括了下列三个子系统：燃油供应系统、进气系统和电子控制系统。

燃油供应系统主要是由汽油箱、汽油滤清器、压力调节器、脉动衰减器、输油泵、喷油器以及输油管、回油管等组成。

进气系统主要包括了空气流量计、进气室、空气滤清器、节气门、怠速控制阀以及进气控制阀组成。

1.5 汽车发动机点火系统

点火系统主要包括了点火线圈、分电器、点火器、火花塞和点火电子控制器。点火器能够将点火线圈产生的高电压依次按序分配到各个火花塞产生火花，点燃可燃混合气。

1.6 排气系统

排气系统主要包括了包括排气歧管、前排气管、净化器、中间管和排气尾管，其中在中间管和尾管都会配置有消声器。

1.7 冷卻系统

冷却系统主要包括了液力耦合器、节温器、水泵、散热器、电控风扇、水阀和缸内的冷却水套。其作用就是把对发动机受热机件的进行散热。

1.8 润滑系统

润滑系统采用压力供油润滑系统，它主要就是由机油泵、机油滤清器、机油压力调节器、机油冷却器和油道组成，其功用就是将润滑油供给做相对运动的零件以便能够减少其之间的摩擦阻力[1]。

2 汽车发动机舱布置设计

2.1 动力总成的布置

（1）前置后驱车的前悬较长，发动机的上下位置对整车的离地间隙、驾驶员视野及行人保护要求有影响，并且间接影响整车的前部造型。这就要求在满足离地间隙、保证油底壳与转向机构的间隙的前提下必须尽可能地降低发动机位置的高度，使发动机罩随之降低，从而改善驾驶员的视野，同时有利于降低汽车质心高度和扩大外造型的发挥空间。

（2）动力总成的前后位置会影响汽车的轴荷分配、乘用车前排座椅的乘坐舒适性、传动轴长度和夹角及货车的面积利用率。特别是对于把前、后地板拉平设计以便于装载货物的车型，如果动力总成位置太靠后，地板上凸起的通道会变大、变长，对货箱的影响很大。同时，发动机与前隔板之间必须留有足够的间隙，以防热量传入乘员舱。

传动轴轴线与变速箱输出轴线间的夹角尽量要小，一般空载时小于6°，满载时小于4°，半载时-2-2°，反跳时小于15°。左右驱动半轴长度尽量保持相同。如果有原型车，尽可能保持动力输出位置不变，可减少左右半轴设计时对半轴、悬架及转向系统的干涉校核工作，有效减少设计周期。

2.2 其他附件系统布置

（1）进气系统

根据发动机台架试验情况，要结合机舱内空间，设计空气滤清器及谐振器。进气口应布置在有利于进风，并能有效避免沙尘和雨水等进入的位置。同时为减小进气阻力，应合理设计进气管折弯程度。

（2）排气系统

首先根据发动机排气噪声水平，选择排气消声器形式，根据空间合理布置排气消声器位置（发动机舱以外，优化排气管路走向时可调整）。根据机舱空间合理选择排气管折弯半径，以充分减少背压。排气管、催化器及消声器等连接位置应充分考虑维修空间。排气系统部件为主要热源，机舱布置时应注意考虑FOCUS 隔热处理方式。其他零部件布置时应考虑尽量远离排气系统部件，特别是油管及电器元件。

（3）冷却系统

根據发动机的参数，估算和选取水箱形式及尺寸，再根据水箱的尺寸选择其在机舱内位置。水箱布置要保证进风量及进风面积（与进气隔栅合理布置）。水管折弯半径应尽量大，利于冷却液循环，副水壶的布置位于该系统的最高处。冷却管路之间的空间关系应保证在加注冷却液过程中，能排净全部系统内的空气，不存在滞留空气的死角。

（4）其他规则外形零部件的布置

蓄电池、ECU、前雨刮电机、保险盒、ABS控制模块。对于以上具有规则外形的零部件，前置后驱车在布置上除需考虑一般的间隙要求外，还需要考虑与发动机罩的距离是否满足行人保护要求。

（5）其他外形可异化的零部件的布置

洗涤器、制动液壶、助力转向油壶。对于以上外形可异化的零部件，前置后驱车的要求与前置前驱车很相似，需要重点关注加注空间的要求[2]。

3 汽车发动机舱布置应注意的问题

（1）设计初期，应考虑同一款车后期可能使用多款动力总成时，机舱内各

相关零部件的布置问题。如汽油机与柴油机，带增压系统与不带增压系统等的动力总成状态是有一定差别的，需合理布置发动机舱，满足通用性。

（2）发动机舱设计时，需校核关键零部件的动静态间隙，满足汽车运动中零件安全间隙和整车生产时装配空间的要求，同时还需满足车辆碰撞安全性能以及发动机冷却性能的要求。

（3）对于管路及线束这类较软的零件，需在机舱设计布置时，合理选择走向及固定位置和方式，同时需进行防护，避免磨损。保证整体管线布局一目了然，固定合理，方便维修。固定时多选择复合支架设计，可有效降低成本，并在有限空间内布置更多部件。

（4）发动机护罩的合理设计，可有效地遮蔽管线等不需维修的部件，更加体现机舱布置的整洁。因此，需在整车设计初期，结合机舱内动力总成及其他零部件的布置进行发动机罩的设计。对周围部件还要考虑维修方便性，因整车维护中需更换油液（如加注冷却液、动力转向液、洗涤液、制动液、发动机机油、变速器齿轮油及离合器油等），这些油液的加注口位置不可能单独设计，在动力总成部件布置完成后根据人机工程尺寸参数对操作空间进行校核，对存在的问题进行修正[3]。

4 结束语

本文对汽车发动机舱布置设计方法进行了阐述，对汽车发动机舱进行合理布置设计，可快速有效地指导汽车发动机舱布置设计，使整车设计水平在最短时间内得到较大提升，使发动机舱的布置更加美观和整洁。

参考文献

[1] 陈家瑞.汽车构造[M]北京：机械工业出版社，2012：59-61.

[2] 林海，白金刚，朱敏杰.发动机舱美观饰板设计及布置研究[J]上海汽车，2013，（12）：12-15.

[3] 石磊，王蕾.汽车发动机舱布置设计[J]汽车工程师，2013，（3）：

28-30.