总体设计手册-动力部分

第一章 动力系统布置简介1.1发动机及变速器型式1.1.1动力总成的布置发动机进行布置时，要首先充分考虑发动机及变速器允许的最大布置倾斜角度（变速器的布置角度通常可以根据悬置安置面与坐标系XY面成0度时测得，或者根据输入轴与输出轴线生成平面与整车坐标系的XY面的角度)，在角度允许的范围内(询问主管工程师），合理调整,以达到尽量大的油底壳最小离地间隙，传动轴角度在空、半、满载均4.5deg要求之内，以及周边零部件的通用化.对于动力总成布置时通常要求空载状态下，油底壳(变速器壳体)离地间隙要求170mm以上，如果油底壳离地间隙太小，在车辆运行过程中就无法对发动机油底壳形成有效的保护。通常在满载条件下,城市工况,轿车的最小离地间隙要求大于125mm以上，并且需要加装发动机底部护板。对于更换动力总成的布置时，应先对动力总成的主要外廓尺寸进行比较，如压缩机位置、动力转向泵位置及变速器部分的选换档摇臂位置、原悬置安装点位置等,并询问动力总成的质量变化，这样可以初步判断以便校核中重点的考虑检查。油底壳离地间隙检查传动轴角度检查由于动力总成是通过悬置连接在车身或副车架上，而悬置系统一般为弹性体（橡胶或液压形式)，在发动机各种工况运行时均会有一定的运动量。所以在布置动力总成时要充分考虑与周边不动件的间隙(如与车身纵梁一般间隙要求15mm以上），当然间隙值的定义与悬置的型式存在一定关系,通常来说，根据橡胶悬置特性，在动力总成的高度方向要求留20mm以上间隙，侧边以及前后方向的间隙通常根据动力部门提供的特性值增加一些余量进行要求。1.1.2动力总成的布置要点在将发动机三维数据调入后主要按照前、后、左、右、上、下六方向上与机舱内零部件间隙值是否能满足布置的要求，前面主要分析和散热器风扇的间隙，后面则分析差速器壳体与副车架、转向器的间隙,左右两侧主要分析纵梁的间隙,上部考虑与发动机罩内板间隙,下部考虑油底壳最小的离地间隙.在进行悬置点考虑时候,尽量借用原动力总成在纵梁上的悬置点，因为悬置点的变化会影响车身溃缩区，碰撞时影响到吸能.发动机布置时要考虑维护性，如更换三滤、液压助力转向泵、正时皮带时的工具操作的空间,可以用工具数据库的数据进行校核。同时发动机布置时,根据通常前5deg后3deg校核方法，用来确定发动机附件与周边的间隙值.与前围板之间留出50mm以上间隙(主要是考虑碰撞时的缓冲空间，当定义值或者要求值减少时，需要安全系统的人员进行确认)，发动机上部与发动机罩外板之间考虑行人保护GTR标准应大于65mm以上间隙(对空滤器在发动机之上的间隙值可以相对减少）。发动机布置时，要求左右悬置的连线理想状态下通过重心，若有相对位置偏移,则应小于15mm。动力总成布置过程中，要充分的考虑布置空间、管路走向隐蔽合理,安装维修便利性,在进行发动机布置角度调整（工作角度范围内）,要考虑是否会影响油底壳润滑等，最后可能通过几轮布置评审,达到布置最优化。发动机的布置还直接影响发动机罩的高度和倾角,考虑造型要求可以确定发动机罩的轮廓形状。所以在保证油底壳离地间隙以及发动机部件与发动机舱内表面间隙的条件下，降低发动机罩的高度有利于车身前部的造型和驾驶员的下视野.考虑到总装时发动机从下部安装的可能性，发动机最宽处（两侧已经安装各种电器附件)应能通过发动机舱的最窄部位。现代轿车多采用短前悬,如果将发动机横向布置在前轴后方，则发动机及附件到发动机罩间隙加大，可以减轻前撞对行人保护的伤害；同时发动机上部有足够的空间来布置其他需布置室内的总称.发动机的倾角分为前倾和后倾(某些发动机布置角度为0deg)，简单的说就是发动机气缸体中心线与YZ面之间的夹角(或垂直方向），一般在进行动力总成输入清单里面要求相关科室提供具体数值,发动机的倾角直接影响发动机在整车中的布置位置及更换机油泵、排放油底壳残渣的顺利性。检查发动机倾角的时候还应检查发动机曲轴中线应该与整车Y轴平行，若出现有成角度情况,应反馈相关部门数据的正确性.发动机倾角动力总成与前围板间隙对于变速器在发动机舱中布置情况。主要考虑变速器在最适合的位置和角度下,与周边零部件的间隙情况。比如,与副车架、车身纵梁、风扇等零部件的间隙和干涉情况。间隙值合适与否需根据实际车型和悬置安装方式确定。变速器在整车中的布置角度和设计角度不同时，是否会影响到变速器内齿轮油的冷却润滑性能，需要与设计部门进行及时沟通并校核.由于通常变速器与发动机不是一起开发，因此二者间的接口尺寸匹配在所难免。进行匹配时，还需要相关主管部门将所要进行的更改工作的难易程度和开发成本进行综合分析最终确定是发动机接口更改还是变速箱接口更改，有时是二者均进行更改。为了减少产品开发成本,应根据现有的变速箱资源来选择一款变速箱与所确定的发动机进行匹配工作，如果根据动力性计算后，变速箱各档速比及主传动比不能满足整车性能要求，则需要设计部门重新选择速比.变速器悬置点的布置，主要考虑的原则是只更改离合器（变矩器)壳体，尽量不更改变速器壳体。因此悬置的设计在尽量不更改变速器壳体前提下,考虑到安装工艺性,重新设计支架.在变速器设计过程中，还应考虑起动机的布置。起动机一般分为布置在发动机侧或变速器侧两种，起动机的位置影响悬置安装点的定义、换档软轴走向、发动机启动盘、进出水口，并考虑维护方便防水防火的性能。变速器侧间隙检查起动机在变速器侧的布置位置间隙1.1.3 传动轴的角度目前通常轿车布置采用前置前驱,发动机横置，由于目前采用十字轴万向节或等速驱动轴考虑三销轴承的寿命，在空、半、满在状态下传动轴角度小于4.5deg，最好在半载状态（设计载荷）为0度。根据分析,目前绝大多数前置前驱采用横置，差速器的中心点均是在整车左侧,即左半轴较右半轴短，所以左半轴的夹角肯定大于右半轴的夹角.因此，一般检查左半轴的夹角4.5度即可。在调整时应使传动轴尽可能小，因为这个夹角太大，对于传动效率来说就要降低，同时供应商也很难保证疲劳强度及寿命。传动轴角度将也直接影响油底壳的离地间隙.对于发动机输出扭矩不是很大(左右半轴长度小于700)的情况下,可采用只有左右半轴.半轴选取时通常设计部门会进行最大承受扭矩校核,由于大多变速器均晚于发动机的开发,所以进行匹配时，需要初步分析传动轴的运动空间是否与发动机端面或变速器壳体干涉现象，一般传动轴本体部分应留出3mm以上间隙，半轴在悬架各个运动状态下与走边间隙也要重点检查。对于前置后驱要保证动力总成传动轴角度控制在3deg以内，当传动轴的长度超过1.5m时,应在中间增加固定支撑，并将传动轴分为两段。传动轴内球笼左侧点传动轴角度校核示意图4.5deg圆锥面传动轴外球笼中心点前置前驱横置发动机两轴与三轴式传动轴图片车轮车轮中间支撑三轴传动轴轴两轴传动轴1。1.4 燃油系统燃油系统主要由燃油箱、进油管、回油管、蒸发管、碳罐、油泵、燃油滤清器、燃油加注管、加注口盖等组成,基本原理见下图。油箱主体原则上均采用以超高分子量聚乙烯（HMWHDPE）为基材，以EVOH为阻隔层的的单层或多层结构的复合塑料.燃油系统的布置对于车身有效容积和整车轴荷分配都有很大影响，在燃油箱的布置中，要确保燃油箱的容积和燃油箱的最小离地间隙，布置在空间许可的情况下，尽可能的增加油箱容积和邮箱的离地高度（便于油泵布置及提高燃油传感器的精度)，同时燃油箱与车身安装面之间应留有15mm以上间隙以便于设置橡胶隔垫,安装位置靠近排气管处均要进行隔热罩的设计，通常油箱与热源间隙在50mm以上（预留隔热板设计）,若油箱布置在悬架系统的前部，需要校核各状态下油箱与悬架之间的间隙，考虑车身误差等因素,油箱与悬架(扭力梁、稳定杆）运动件之间预留30mm以上间隙；在燃油硬管布置时，保证固定点可靠，走向合理；加油口位置要方便加油的操作，通常在进行布置加油口位置时，需要进行加注枪的验证；油道要合理，装配。为安全起见，燃油箱不应该布置在发动机舱内，并避免受到撞击而漏油时发生火灾。燃油箱布置时应考虑备胎的布置空间，对于前置前驱的轿车，后桥取消了主减速器，可有更加多的空间来布置燃油箱,行李箱容积较大。图12供油系统结构示意图图12燃油箱与悬架间隙检查 图1-2燃油箱与车身安装间隙检查图示为发动机前置前驱的燃油箱布置方案a）燃油箱和备胎布置行李箱下面，b燃油箱在后排座后面,备胎紧贴行李箱侧壁 c 燃油箱在后悬架前方,备胎在行李箱下面 d燃油箱在后桥后方，备胎在行李箱下面.d）c）b）a）碳罐的布置：根据布置定义或者发动机舱布置空间限制,可以布置在左右减振器安装支架侧边、后地板下部（后悬架的上部），一般要求为碳罐应布置高于油箱平面。碳罐在发动机舱布置时，考虑燃油管路的走向及固定点，通常布置在左减振器安装支架内侧，左纵梁的上部。并考虑与变速器本体、线束的走向、悬置的空间.1.1。5排气系统排气系统由前排气管、三元催化净化器、中间消声器、后消音器等组成。如果排气系统出现热膨胀，下垂，悬挂损坏或排气系统连接脱离这样的非正常情况，排放构件不应与对车辆安全运行至关重要的任何构件保持接触例如：燃油系统构件,制动管路。排气管布置影响车身地板的布置,在地板下面装有双排气管、主消声器和在主消声器之前后布置两个辅助消声器,是最理想的消声器布置方案,能高效的吸收噪声。地板和消声器之间应留有足够间隙,考虑隔热罩一般在40mm以上，以避免地板过热,为有效利用车身底部的通风来降低排气管温度,排气系统和消声器应沿着空气的流动方向布置，而在其周围要用隔热隔声材料将其余车身其他部分隔离开,如图示排气系统周围间隙主要考虑与车身系统构件如所有车身钣金、保险杠、非金属车身栓塞,前悬架系统构件中的固定件、处于运动行程极限状态、助力转向软管和非金属件，后悬架构件包括固定件、运动件全行程及非金属件，传动系统整个行程及非金属构件,制动系统构件包括驻车制动系统、制动管路及部分非金属构件,变速器控制装置包括壳体及所有非金属件，离合器控制装置及发动机油底壳等，燃油系统包括与消声器、非金属燃油管路、带隔热保护装置的非金属燃油管路、金属管路、加油管硬管之间的间隙，具体值见设计指导书。通常消声器的体积跟发动机的排量存在一定的比例关系，一般在10：1左右，具体可以询问设计主管部门,以便考虑走全。本标准建立起排气系统的设计要求，包括固定防热护套;并对其它车辆的构件和设计理念进行描述。要把热膨胀,垂度考虑在内；制造和装配公差包括在额定的间距尺寸之内。如果排气系统出现热膨胀，下垂,悬挂损坏或排气系统连接件脱离这样的非正常情况,排放组件不应与影响车辆安全操作的任何部件例如：燃油系统构件，制动管路进行接触。一般结构汽车消声器基本采用双级消声器。前级消声器一般采用纯阻性结构，主要消中高频噪声，形状一般为圆柱形，筒体内全部装玻璃纤维等吸声材料.见图1-10图1-10后级消声器为阻抗结合结构，主要消除中低频噪声及部分前级未消去的高频噪声。形状大多为跑道形或椭圆形,一般分为三个腔.见图111。图111周边零部件校核:散热器（包括电机）副车架纵梁、副车架、变速器及发动机、传动轴、转向器（硬管)31车身系统构件 间隙(mm）所有板金件(地板等)至管路，消声器和谐振器 -至催化转化器，带防热护套 -至催化转化器，不带防热护套 结构件 保险杠 非金属车身栓塞 对于后排气的发动机三元催化器与前围板间隙要求，符合安全碰撞压缩机与底部护板排气管与底部护板（周边）变速器与底部护板、3-2前悬架和转向系统构件固定件运动件处于行程极限助力转向软管和非金属件此处可以增加稳定杆包络与排气管：3-3传动系统(分为后驱传动轴与前驱传动轴）整个行程的传动系统间隙 非金属构件 转向器转向器本体与排气管转向器管路与排气管转向器管路（胶管）与排气管排气系统与悬置由于前后悬置布置在排气管三元催化器的附件，温度高,热量不易散发，造成悬置软垫的抗拉强度、力学性能下降，并产生裂纹，因此在悬置设计中应使悬置软垫远离热源或加以隔离。3-4 制动系统构件整个行程的驻车制动系统（前排气与进气歧管，后排气与三元催化器隔热罩） 制动管路非金属构件换档软轴拉线与进气歧管间隙检查换档软轴拉线与三元催化器隔热罩3-5变速器控制装置处于所有位置的金属构件处于所有位置的金属构件3-6整个行程的离合器控制装置非金属构件3-7发动机，变速器和离合器38 燃油系统至燃油箱间隙-沿消声器/管路旁边-在消声器/管路之上或后面至燃油管路间隙非金属燃油管路-带防热保护装置的非金属燃油管路-金属燃油管路至加油管间隙排气管设计：前，后氧传感器截面图及线束固定前氧传感器的型号排气管管径R=28，排气管在副车架之下走向，排气管在接近角之上。排气管走向时避免弯度过大、过陡导致局部杂质堆积,造成排气不畅，使排气管产生嘟嘟的噪音。后氧传感器及线束固定点:排气系统设计应位于接近角之上。消声器与周边间隙检查1.1。6 进气系统进气系统由空气滤清器总成、发动机进气软管、空气滤清器进气管、部分还有谐振腔组成。一般根据发动机节气门体的位置，空滤器布置在发动机舱左侧、右侧。在布置时考虑空滤器固定点位置、空滤器防火（离起动机较近)、悬置设计空间预留及空气器换滤芯的维护方便性。分析空滤器尺寸、位置、安装方法、进气管的管路布置和紧固方法以及谐振器尺寸及安装方法.同时空滤器布置时进气口尽量要靠前，并且靠近迎风处，因为温度过高影响发动机的充气效率。为防止进气口进水(通常在进气软管或空滤下壳体有放水阀)导致发动机失效，进气口应尽量升高。并需要根据发动机的排量,计算空气滤清器容积，在布置时候预留空间.进气口迎风检查进气口防水检查空滤器系统空滤器的布置位置 与真空助力器，减振器支座,机油尺空间空滤器布置在发动机右侧空滤器谐振腔与导水板进气口位置空滤器与起动机空滤器的安装与拆卸，安装方式尺寸安装方式管路布置发动机罩间隙(含发动机罩隔声，隔热衬板） 螺栓安装式上壳体卡片式上壳体插接式空滤器壳体空滤器设计时，首先根据动力总成系统部要求空滤器容积，进行初步尺寸设计，根据发动机节气门体的方向，确定布置位置。空滤器上下壳体的安装方式采用弹簧片、螺栓安装、插接等多种方式，弹簧片是安装结构简单，便宜，缺点是弹簧易失效，采用螺栓安装方式,需保证螺栓与空滤器结合面足够，防止结合面过小，导致安装固定点失效。同时螺栓拆卸需考虑螺栓防掉措施,螺母增加垫片，具体根据空间间隙确定安装方式。空滤器壳体由于可变形，所以与发动机罩的外板间隙可以略微减小（正常要求65mm）,空滤器下壳体通常设计有漏水口，避免空滤进口吸水后进入发动机内,影响发动机性能。空滤器更换滤芯方便性分析主要包括拆卸空滤下壳体的螺栓或卡片的方便性及取下壳体的方便性.在进行拆卸螺栓或卡片时，工具操作空间充裕，取下卡片时与周边件不发生干涉。谐振腔分布置在发动机盖上（利用空间可作为发动机装饰罩），或布置与洗涤液壶对称位置，并与车身预留一定间隙，由于在大灯后部，所以需确认维修大灯的方便性。根据安装螺栓的长度，合理的确定真空助力器与空滤器的间隙进气口检查1.5 空气滤清器系统1.5。1 进气滤清器的设计要点空气滤清器进气系统设计时，对性能、结构刚度、强度一般都能仔细对待，但在总布置上有几个问题，应特别注意。a) 进口处的空气温度不应超过环境气温15，进气温度过高会降低发动机充气效率，进口方向适当迎风是必要的。汽车行驶时具有一定的速度，特别是高速行驶时,迎风进气口会提高进气量。b） 进口位置应避免吸入雨、雪、发动机排放的废气。c) 进口应避免选在机舱内的负压区、集灰区、甩泥区,在允许的条件下进气口应尽量升高。d） 进气金属管路内壁不允许喷漆,不许生锈，这类赃物脱落后会直接吸入发动机.e) 管路尽量减少接口数量，接口卡箍薄钢片式或钢丝式，沿圆周360都要密封.f） 空气滤清器总体方案的确定确定总体方案，主要考虑车辆类型,发动机常用转速下的吸气量，汽车行驶的道路条件等因素。轿车、轻型货车发动机吸气量比较小,一般都在300m/h以下，汽车行驶的道路条件也较好，使用单级干式或单级湿式空气滤清器即可满足要求.1。5。3 计算空气流量 空气流量是设计空气滤清器的主要依据。 空气流量Q按下面公式计算：Q=0.03AZVhnv （m/h) （1) 式中 Z- 汽缸数；Vh- 汽缸工作容积（发动机排量），L;n- 发动机转速，r/m；A- 考虑进气脉冲的系数，推荐按表111选取;v- 发动机进气充气效率,汽油机推荐v取0。70-0。80，柴油机取0。800。85。 确定空气流量后，计算各部空气流速.表1-11 滤芯材料性能参数（进气脉冲系数A）缸数行程1234缸或4缸以上二行程2111四行程2。83。21.61.81。331空气滤清器滤芯表面面积设计微孔滤纸和无纺布的允许空气流量为0.03m/cmh。根据已确定的空气流量和滤纸的允许空气流量，计算滤芯最小面积A2，再按下面公式，确定滤芯结构尺寸。目前，滤芯已有系列标准，应该尽量采用标准,使产品通用化。A2=bn2h1/50 (2）式中 b- 折宽,mm； n2- 折数; h1- 折高，mm;式中的折数n2按下式计算n21+L/t （3）式中 L- 滤芯长度,mm； t- 折距，推荐t=3mm-8mm。为了防止滤芯并折,滤芯的高度与折宽之比不应大于7。折宽b必须选用系列标准尺寸，便于使用现有设备加工。表1-12给出国外轻型汽车空气滤清器储灰量，过滤面积及空气流量的关系,设计时亦可参考。表112 轻型车空气滤清器有关参数车 型储灰量 （g/ m）过 滤 速 度 （cm.s-1）过 滤 面 积 /空气 流 量 （m/m。min）备 注轻型车1307-80。21-0.24沥 青 路1.1。7 冷却系统主要有散热器、油冷器(AT)、风扇、软管、中冷器(涡轮增压发动机及柴油发动机匹配)组成。根据发动机排量等因素影响，选择不同型号的散热器风量及风扇数量,导致在发动机舱所需空间不一样，在布置时还需考虑散热器面罩对散热器进风面积的影响,在造型之初便要考虑，计算实际的迎风面积是否能满足散热器要求.同时考虑散热器安装方式，及拆卸方便性。并根据发动机进、出水管定义对管路进行走向、并考虑与悬置、三元催化器以及车身间隙。若散热器位置高于发动机或与发动机等高以及较低于发动机时，应和设计部门确认是否需要设计膨胀水壶和引水管。柴油发动机的冷却系统除以上组成外还增加了中冷器,中冷器主要考虑体积及散热要求，一般布置在冷凝器前部并考虑管路出口及与前横梁间隙。散热器类型管路走向定义1.4 冷却系统1。4.1 选型散热器根据车辆的布置空间等因素选择散热器的结构形式,纵置或横置.散热器散热量应符合表19的要求。具体的要求一般需要与对标车及同型发动机对比确定。表1-9 散热器散热性能要求发动机排量，L水流量,L/min风速,m/s消耗能量,kWV1。0758251。0V1.3758401.3V1。6758451.6V1。8758501。8V2。4758552.4V3.075860根据发动机排量等因素选择风扇数量及风量应符合表19与表1-10及表1-11.表1-10 单冷却风扇型式发动机排量V，L额定电压V电流A转速r/min静压Pa风量m3/h噪声dB(A)V1。013.50.29.0200020098800701.0V1.613.50.212.0220020098105072。5表111 双冷却风扇型式发动机排量V,L额定电压，V电流，A转速,r/min静压，Pa风量,m3/h噪声，dB(A)1.0V1.613.50。29。0200020098160072。5V1.613.50.212。0220020098210072。5注：表中的电流及转速值是对单个风扇的要求,风量是对两个风扇的总风量要求。1。4。2 布置冷却系的总布置主要考虑两方面,一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。在设计中必须做到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。1.6.2.1提高进风系数冷却系统安装在发动机舱内，散热条件差、空气流动时空气密度下降、护风罩间隙的存在、风扇与散热器及发动机的相对位置以及风扇前后散热器阻力的存在等，必然使风扇实际流量比台架流量小。风扇实际流量与散热器和风扇理论匹配点上所确定的空气流量（即风扇台架流量）之比称为进风系数.显然,为了提高冷却系统的散热性能，应尽可能提高进风系数.冷空气从车头面罩流入，经散热器芯部后，温度提高2040,这部分热空气被风扇吸入机舱,从发动机两侧和底部排出舱外，形成空气流通系统。造成进风系数低的原因,大致可归纳为以下三个原因。 阻挡，即被障碍物阻挡，或进风及排风的流通截面太小，阻力太大; 回流，即风扇工作时前后产生的压差，一部分气流通过间隙或其它途径从后端高压处回流到前端低压处. 风扇与散热器相对位置配置不好,使风扇效率不能充分发挥，并在散热器上存在无气流的“死角，使气流产生大量涡流或湍流损失。改善冷却空气流通系统的措施如下。1.6.2。2 提高冷却液循环中的除气能力 冷却系统中空气的来源 其来源有下面几方面.a) 由于结构设计的限制,发动机水套中某些零件有“死区”存在，积滞了一部分空气，这部分空气在静止和加注过程中不能自行从系统中排除;b) 在加注过程中,总有部分空气吸附在冷却液上被带进系统中;c) 在气缸盖衬垫处，高压燃气可能窜入系统内；d） 冷却液流经机体或缸盖的高温水套时，有部分吸热气化，形成气泡，甚至气囊。 气体对冷却系统的影响 造成水泵流量下降，散热器的冷却效率随之下降;造成发动机水套内局部沸腾,致使局部的热应力猛增，影响发动机性能；在热机停机工况，气体还会造成冷却液过多的损失。 排除气体的措施排除气体有以下几种方法.a） 散热器的位置高于发动机,并使散热器上水室具有足够大的容量或上水室内部具有除气措施。这一措施不需要采用副水箱，装置简单、管路通顺。b) 当散热器位置稍高于发动机或与发动机等高时，应该设计副水箱和引水管.c) 散热器位置低于发动机时，必须设置副水箱和引水管，并设有强制连续除气循环的管路.散热器的安装方式：1。散热器器总成先安装，散热器上横梁后安装。此安装方式在装配与拆卸均比较方便。散热器水箱的上下固定点为橡胶，设计之初橡胶需存在一定压缩量，并保证水箱与下横梁之间一定间隙通常（57mm)，避免车辆运动时振动导致水箱破裂。定义此间隙时需得到设计部门确认橡胶性能。散热器加注口需检查人机操作方便性，在进行旋出加注口时，加注口盖不能与周边件干涉，加注口需满足加注枪的加注要求。膨胀水壶与与散热器之间连接的软管需设计固定点，通常在散热器上横梁上增加一卡口。软管固定点位置可以是1/2管路位置，管路走向需避开尖锐车身及翻边。膨胀水壶上的出口位置一般为两个，一个为通气，一个为补偿口。补偿口高于通气口（在装车时特别注意)，防止装配时操作错误。膨胀水壶固定方式：与散热器一体或通过支架固定在车身上。固定在车身上时，需考虑膨胀水壶的重量，考虑支架强度,避免强度不足导致水壶易晃动与周边零部件干涉及顾客抱怨。膨胀罐散热器加注口溢流软管散热器进出水管散热器风扇总成散热器放水口变速器冷却出水管变速器冷却进水管对于自动变速器(AT）,需增加变速器冷却管路，由于散热器出水管端温度较高，若将变速器冷却管路布置在发动机出水口侧，易造成变速器冷却不良，影响变速器冷却效果。同时由于发动机型号不同，发动机进/出水口存在同侧或异侧。变速器冷却管路较长则需增加固定点，若变速器为整车开发后期增加的配置,则固定点位置需与相关部门确认。变速器冷却管路管路固定点定义1。1。7 悬置系统悬置分为橡胶悬置和液压悬置,在整车系统中一般采用三点式和四点式方式进行布置。根据内部结构类型不同悬置分为压缩式、剪切式和倾斜式。悬置的布置时应参考原车身上或副车架上的安装点同时分析左右悬置的连线与动力总成的重心尽量在一条直线上。悬置的数量是根据动力总成的长度、质量、性价比、安装方式决定的.理想的悬置在整车装配好后，在不拆卸其他零件的前提下，便于安装维修。通常悬置系统周边有散热器、空调管路、排气管、变速器换档系统、ABS模块等零部件，在进行布置输入的时候边界应考虑齐全。在对悬置数据进行检查时，对于液压悬置,一般悬置支架与动力总成配合面之间预留有5-10mm空隙（考虑动力总成质量时的下降量)，橡胶悬置则橡胶块中心线低于支架轴线（即处于压缩状态)。1） 底盘系统构件换档软轴转向器及管路助力转向管路悬置与周边零部件周围间隙ABS模块2)电器系统构件空调管路线束3）动力系统构件排气管散热器风扇三元催化器第二章 动力系统布置2。1 概述2。1。1 原始资料搜集确定新开发车型后，就要根据具体要求在现有的发动机中进行选配或新开发。待确定所用动力总成后，主要工作就是原始资料的搜集.包括2.1.1。1 发动机总成数模（或者布置尺寸)；2。1。1.2 发动机总成技术参数，特性曲线（外特性曲线，万有特性曲线（包括表格和曲线)）；2.1。1.3 离合器总成技术参数（形式）；2.1。1。4 变速器总成数模（或者布置尺寸）；2.1。1.5 变速器各档速比，主减速比；2。1。1.6 变速器差速器中心位置;2。1.1.7 换档机构的平面图纸；2.1.2 相应性能计算完成数据收集后，根据整车参数要求，进行一些必要的计算，其中包括:2.1。2。1 整车动力性能计算，包括最高车速，加速性能和最大爬坡度；2。1。2.2 燃油经济性能，包括百公里油耗,最经济车速等;2.1.2。3 离合器的后备系数、滑磨功、压盘温升。成型的动力总成在不满足整车装配和设计要求的情况下，还涉及到一些零部件的更改，比如发动机总成的附件：排气歧管，安装支架,离合器总成等。涉及到的变更件需要相应给予定义描述并及时通知总成件厂2.2。2 新技术与发展趋势 我国在吸收发达国家成功经验的基础上，制定了一条符合我国国情的汽车排放标准的技术路线，对汽油车先实行“怠速法”控制，再实行“强制装置法”控制,即曲轴箱排放和燃烧蒸发控制,最后实行工况法控制，我国轻型车最早实施的工况法是ECE1503 限值标准，这个标准要求把控制前的排放总量降低60左右，其中40 要靠降低稳态排放，其余20 要靠减低瞬态排放才能达到, 2000年开始在全国范围内执行欧洲1号法规，2005 年起执行欧洲2号法规,并计划在2008年或2010年与欧洲法规接轨，北京等城市已开始执行欧洲号+OBD排放标准，这对我国汽车产业是一个巨大的挑战.要求研发机构不断改进发动机设计，提高控制系统精确性,研制有效的废气净化装置，而且要求石油化工领域不断提高燃油品质，以满足新型发动机和净化装置的要求。为了减少汽车尾气有害排放，首先应该采取机内净化措施，通过机外净化，加装三元催化转化器和氧传感器，将有害气体HC、CO 和NOX 转化为CO2 、H2O 和N2 。为了进一步提高转化效率,可以通过优化布置转化器安装位置，采用排气歧管后置、安装加热器等措施。在采用EGR 系统减少NOX 排量时，一定要与电子控制系统相结合,合理控制再循环到发动机燃烧室中的废气量。2。3 供油系统供油系统主要由燃油箱、进油管、回油管、蒸发管、碳罐、油泵、燃油滤清器、燃油加注管、加注口盖等组成.图1-2所示。但是在不同法规要求下,具体组成有一定的差别。供油系统的工作原理，输油泵从燃油箱中吸出燃油,经过燃油滤清器过滤后，通过进油管输送，到达发动机，经喷油嘴通过燃烧室，通过压力调节器将多余的油通回油管送回燃油箱（在欧、欧法规要求下，由于采用了无回油燃油系统,故取消回油管,将压力调节器集成到燃油泵上）.同时油箱的燃油蒸气通过蒸发管到达碳罐，碳罐中的活性碳吸附燃油蒸气,当汽车正常行驶时，碳罐中的燃油蒸气通过碳罐电磁控制阀进入进气歧管，与空气一起进入燃烧室图1-2供油系统结构示意图供油系统设计主要分为燃油硬管、燃油软管、油箱、碳罐、加注口盖、加油管总成、翻车阀、燃油泵带燃油传感器总成的设计。现在分别介绍如下：2。3。1 油箱2。3.1.1 设计要求 材料油箱主体原则上均采用以超高分子量聚乙烯(HMWHDPE)为基材，以EVOH为阻隔层的的单层或多层结构的复合塑料;单、多层及阻隔材料种类选择和结构分布应满足相应排放法规的要求. 结构a） 在空间许可的情况下，尽可能增加油箱容积。b） 在空间许可的情况下，尽可能的增加油箱高度尺寸（有益于增加燃油传感器可变电阻调节精度）.c） 应避免燃油在油箱内强烈激荡。d) 加油口油箱设安全阀止回阀。e) 加油口内径应该28，加油口内径与加油通气口内径比应3.5；f） 重力阀(翻车阀）（如果在油箱上）应安装在内部空间最高处并有与燃油蒸汽回收装置连接的开口或通道;开口下端面应高于加油通气口最高点;应避免局部出现较大的封闭空间，否则应采用管路在油箱内部或外部与重力阀连接。g）应满足吹塑工艺的要求。h）应具备增加主体强度的结构。l）主体与车身地板间应留有空隙或设置橡胶隔垫.m）主体表面应圆滑过度,不应有尖角。n) 安装位置靠近热源处应有隔热装置，隔热板与热源距离应大于40。p)燃油泵与油箱间应可靠密封.2.3。1.2 燃油箱尺寸极限偏差油箱形状根据车身而异，所有的未标线性尺寸公差以GB1804-x执行，未标注角度公差以GB11335x执行。注：x根据具体情况选择GB要求的字母。2。3.1.3 性能要求 总体性能应满足GB 182962001汽车燃油箱安全性能要求和试验方法要求并符合国家标准GB18352。12001轻型汽车与污染物排放限值及测量方法(）。 燃油箱的外观a) 燃油箱箱体表面应光滑、饱满，不得出现成形不足及变形现象；箱体上不应有明显刀痕、摩擦痕、烫伤痕、毛刺、飞边;不得有气孔、裂纹、缩孔、气泡；不得有不熔杂质的颗粒及影响燃油箱性能的杂质存在；加油部位必须保证圆滑,所有金属零件须做防锈处理，表面不得有锈迹.b) 箱体上所用的焊接件应符合技术文件要求，必须保证位置、方向正确，浇注均匀，焊接牢固。并保证在1000N力的作用下不脱落. 密封性对装有燃油蒸发控制装置的燃油箱，进行密封性试验时,应将翻转止流装置和液气分离装置与燃油箱装配后一同进行。对燃油箱通入3050kPa的压缩空气,受检部位浸入清水中,深度不大于100mm，保压时间不少于60s，应无漏气现象。将50额定容量的燃油注入试件中,然后使试件处于敞开状态于温度为(402）的环境中浸泡28天以内，待其重量下降率恒定为止。 接着将试件内的燃油倒掉，重新注入50%额定容量燃油，封闭试件的开口，并将试件置于（402）的环境中，当试件中燃油的温度达到（402)时，打开开口，然后再封闭其开口保持56天,试验过程中测量燃油耗散率，所允许的最大平均燃油损失为20 g/24 h。如果扩散损失超过所规定的数值，则应在同一个燃油箱上重复进行渗透性试验,以便测定在（232）下的扩散损失（试验的其它条件相同）,在这种情况下测得的扩散损失不得超过20g/24h。 牢固性将燃油箱内注满（-402)的水和乙二醇混合物或其它冷冻液密闭所有开口从6 m高处（试样重心距离地面6 m）自由落于混凝土地面。应保持完好，不泄漏，不破裂。与燃油箱连接的螺母的抗扭强度，当用力矩扳手检验时应符合表11的要求.表2-1 螺母抗扭强度锥螺纹规格与燃油箱箱体焊接强度最小值 Nm1/21803/81401/4110 燃油箱的振动耐久性试验按表22执行，燃油箱不得渗漏。 表2-2 燃油箱的振动耐久性试验要求振动加速度m/s2振动频率Hz振动时间 h装水量要求安装方式上 下左 右前 后43。133。3422等于最大装油质量1/2的水按燃油箱装在汽车上的方式安装2.3.2 燃油软管燃油软管主要用来做燃油硬管与发动机的软联接，同时也要满足国家燃油蒸发法规要求。根据结构的不同，燃油软管分为全胶、双层、双层加强层、三层胶（THV+ECO编织层+ECO、FKM+ECO编织层+ECO)、4层结构(NBR+THV+NBR+CSM）软管.（注:THV-四氟乙稀六氟乙稀 ECO-氯醚橡胶FKM氟橡胶NBR-丁睛橡胶 CSM- 氯磺化聚乙稀 ） 设计要求： 2.3。2.1 尺寸与公差由于燃油软管的渗透值较大,在满足装车要求下，尽可能减小燃油软管的尺寸,增加燃油硬管的长度。内径与壁厚规格按化工部标准HG/T 30421989（97）：表1-3。2.3.2。2 橡胶软管材料的选择:根据软管的不同用涂、软管压力的大小和蒸发性能，选用不同的燃油软管材料.目前用在燃油软管的橡胶主要有丁腈橡胶(NBR）、氯丁橡胶(CR)、氯醚橡胶(ECO）、氟橡胶(FKM、THV)。对于用于汽车燃油系统的橡胶软管，在设计结构的时候应满足以下要求:温度范围T1类-40到100;或T2类-40到125。对于欧二要求，燃油软管采用NBR+CR的橡胶管。对于欧，必需采用氟橡胶管(其中THV管防渗透性能最好）。推荐使用燃油管结构为NBR+THV+NBR+CSM,其性能如表1-4。表 23常态耐压行为全胶管爆破压力Mpa耐低温性 3025h缠绕管爆破压力Mpa51无裂纹2耐热老化性 12070h弯曲无裂纹耐臭氧性 50pphm4070h无龟裂耐燃油渗透性15g/m2/24h常态耐压行为全胶管爆破压力Mpa注：数据为天津大港胶管有限公司提供，供参考.表2-4 橡胶软管的尺寸公差序号内径外径1公称内径公差公称外径公差24。00。49。10。634.810.345。611。156。412。767.013。577.914.388.715.199。515.91011。10。618.30.81112。719.81215.90.823.81319。128.61425。434.91.62.3。2。3 燃油硬管 燃油硬管主要用来输送燃油，保证燃油安全性能.考虑到硬管的耐腐蚀性能,我们燃油硬管主要采用喷塑处理。设计要求： 尺寸与公差燃油硬管采用单层钢管,以外径为6、8两种管为主。单层铜焊钢管外径、壁厚公差为0.08mm。最小弯曲半径不能小于25mm。燃油硬管的形状主要根据车身来设计,为保证燃油系统的安全性,尽量安装在车身安全的部位.扭转和弯曲运动、车辆结构和传动装置的振动,不应引起燃油管各部件产生磨擦、挤压和其他不正常的任何受力，尽可能安装在排气系统异侧. 性能要求燃油硬管的性能主要考虑它的耐油、防腐、耐久和密封性能。a) 盐雾试验试样在不小于1500h盐雾试验后出现红锈不超过一点，直径不超过1。5mm。b） 砾洗盐雾试验试样在砾石冲击处能经受不小于1000h盐雾试验而无红锈现象。c) 汽油沉浸试验试样应在汽油中沉浸24h，并通过擦试试验机试验,表面涂层不起泡,不剥落。d) 机械性能试验 屈服强度 170MPa抗拉强度 280MPa延伸率 1440%e) 泄露试验试验中在规定的空气压力泄露量应少于8ml空气/分钟(无燃油泄露）（3） 燃油硬管接头的方式 燃油硬管与软管联接方式主要有三种：卡箍固定方式、快插接头联接和与螺纹联接.传统常用的方式是卡箍固定方式；但是随着欧、欧法规的应用，快插接头的使用将越来越普及，下面就以卡箍固定和快插接头固定为例.如下所示：a) 卡箍方式联接,见图2-3。图2-3 卡箍方式的扩口b） 快插接头的扩口方式（以SAEJ2044为例)， 图24 快插接头联接的扩口（SAEJ2044）c) 螺纹联接扩口（直径为8mm）见图25。 图2-5 螺纹联接扩口2.3.2.4 燃油蒸发燃油蒸发指整车HC污染物的蒸发总和。主要包括燃油软管的渗透、炭罐通气管蒸气溢出、油箱与油箱盖上油气发挥和车身上其他件HC发挥。其中碳罐是控制燃油蒸发的核心部件。 碳罐的设计碳罐的性能主要指碳罐活性碳吸附性能，活性碳的质量主要以活性碳上微孔大小来决定，若中孔(2-50nm）活性碳越多,活性碳性能越好，碳罐的性能就越好.由于碳罐随环境温度的升高而吸附性能下降,碳罐的安装位置尽量远离热源. 碳罐性能要求a） 耐汽油性能 从塑料和橡胶零件上取下试片（面积大于1cm2）放入温度（255）C的90汽油容器中，保持浸渍72h后取出,用干燥的清洁布擦干检查,各塑料件及橡胶零件不得有影响使用性能的尺寸变化，以及明显龟裂、破裂、剥离等缺陷。b) 耐低温性能 将装置放入低温箱内逐渐降温至（402）C,保持4h,装置自低温箱内取出后，应在5min内完成检查，各零部件不得有影响使用性能的尺寸变化,以及明显变形、波纹、安装和连接部位松动、龟裂、破裂、剥离、溶胀、释出等缺陷。c) 耐高温性能将装置放入高温箱内逐渐升温至（1002）C,保持4h,装置自高温箱内取出后,等冷却到环境温度后进行检查,各零部件不得有影响使用性能的尺寸变化、明显变形、波纹、安装和连接部位松动、龟裂、破裂、剥离、溶胀、释出等缺陷。d） 耐湿性能 把装置放入温度为（402)C，相对湿度为9095%的恒温恒湿箱内保持48h后取出，在15min内检查，不能有明显变形、波纹、安装和连接部位松动、龟裂、破裂、剥离、溶胀、释出等缺陷的要求。e） 耐振动性能将装置置于振动台上，按表15、表16进行试验，装置各零部件不得有影响使用性能的尺寸变化,以及明显变形、安装和连接部位松动、龟裂、破裂等缺陷，对蒸气贮存装置其通气口处应无明显活性炭粉末,落出的活性炭，粉沫不得超过1g.表2-5 定额振动试验条件振动频率最大加（减)速度振动时间（h）上 下前 后左 右50H350m/S2422表26 扫频振动试验条件扫频范围HZ位移幅值或加速度周期min扫频次数17-2001760HZ 时 0.35mm/S260200HZ 时 50m/S21516f） 密封性能将装置置于清水中（深度不大于100mm）,通入压力为14。0kpa的压缩空气，保持30s,进行检查，应符合装置各连接处不得有气泡产生1.3.2。5 加注口盖（QC/T4882000汽车燃油箱盖、加注口 功能要求： 加注口盖密封加油口，在燃油系统压力低的情况下，使空气顺利的进入燃油系统的作用。还要求在燃油系统压力高的情况下，能起减压的作用.针对加注口盖的密封性能要进行三种试验:第一、减压阀和进气阀的性能试验。第二、为了进行密封完整性的试验，利用真空和加压试验方法进行氮气渗透试验。第三、加注口盖和软管连接状态下，进行燃油蒸发试验。下图1-6为加注口盖总成示意图图26 加注口盖总成图2.3。2.6 加油管总成(见图1-7）加油管可以用金属材料或高分子材料制造。可以制造成单件或总成.如果采用金属材料制造时，可以不用考虑通过金属材料渗透现象，但是如果采用高分子材料制造，特别要考虑渗透特性。各总成连接处、加油管和软管连接、连接管和燃油箱底部连接处要特别注意渗透现象。装备了加注口盖的加油管的燃油蒸发排放是通过各连接部位和使用材料的渗透和渗透气体。所以为了使燃油蒸发排放最小化，不仅要使连接件的数量最小，还要选用低渗透性的材料。图27 加油管 加油管的排放试验a） 从加油管软管到燃油箱的排放试验分三阶段进行：第一、对软管和密封套的材料进行渗透气体试验.第二、对加油管总成进行氦气或HC气体渗透试验.第三、对总成进行Mini或第三章 发动机管理系统3。1 系统介绍发动机管理系统又被称为: 发动机电子控制系统. 它可以精确地控制进入发动机汽缸内的空气/燃油的混合比, 燃烧过程及废气转换， 以达到优化发动机性能, 改善燃油经济性能, 从而更加严格地控制汽车所排出的废气对于空气的污染程度.发动机控制模块（ECU）通过安装在发动机及车身不同位置的传感器及工作请求开关, 对发动机的工作状态进行分析后， 再通过发动机及车身上的执行器， 对发动机及相应的机构进行精确的控制。在汽油机电控燃油系统中,以电子控制单元ECU（Electronic Control Unit)为中心，用安装在发动机不同部位上的各种传感器测定发动机的各种工作参数，如进气量、转速、温度等，将它们转化为计算机能接收的电信号之后，传送给ECU;ECU对各种输入信号做运算、处理、分析判断后，向执行器发出指令控制喷射系统工作，最终使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。此外，通过电控喷射系统还能实现起动加浓、暖机加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制怠速停油、自动怠速等控制功能,满足发动机各种特殊工况对混合气的要求，从而使发动机获得良好的燃油经济性、动力性并降低废气中的有害排放物。3。1.1 发动机控制模块（ECU)电控单元ECU 是控制算法程序软件。其作用是通过采集各种传感器输入信号,并将信号进行调理，根据发动机管理控制算法进行运算，然后输出控制信号并进行功率放大，最后传给执行器。同时检测传感器信号正常状态，出现故障时报警。 图3-1为汽车发动机电子喷射系统示意图图3-1 汽车发动机电子喷射系统示意图3。1。2 燃油经济性3。1。2。1 空然比控制精确，可以得到更合理的混合气。这是采用电控系统后的最大好处。电喷系统不仅可保证流量变化时的空然比维持理想值不变，还可在工况或环境条件变化时及时提供随之变化的空然比，这是任何化油器都达不到的，标定匹配就是完成电喷系统与化油器区别的执行者。合理的空然比控制是达到排放和燃油经济性核心工作内容。3.1.2.2 各缸的空然比均匀。采用化油器时，由于各缸进气情况不同，造成各缸实际充入的混合气空然比不均匀.为了照顾最差的汽缸，往往不得不多供油，结果会使燃油消耗率上升。尤其对稀薄燃烧发动机，各缸的非均匀性大大限制了稀薄燃烧极限。采用进气道多点喷射后，在很大程度上解决了这一问题。经过匹配后的发动机可以各缸喷油量不一样，最后满足各缸空然比接近理想空然比要求。3.1。2.3 提供更合乎理想的点火时刻和点火能量。即点火提前角在任何情况下均能接近MBT(最佳最小点火提前角），其精度远非机械离心式与真空式提前器可比。点火能量大，且可根据需要进行控制.发动机台架标定的核心内容之一是MBT的标定，这也决定燃油经济性的最重要工作之一.3。1。2。4 燃油的雾化与汽化质量高，这是由于