车辆工程技术
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车辆技术
0 概述
在日益严峻的环境问题，同时各种法律法规的限制，大排量车型的离开已是一个不可避免的结局，节能减排、环保安全是发动机设计的趋势。如何在发动机产品设计阶段，提升其设计质量水平，是研发工程师及各大厂商重点研究的课题。
1 发动机分类
发动机又叫内燃机，简单来说就是内部燃烧的机器，发动机的类型很多，结构复杂且形式各异，以适应不同车型的需要。
（1）按燃料种类划分，目前主流的发动机可分为汽油、柴油、天然气、乙醇发动机。
（2）按发动机缸数划分，有三缸的，四缸的，五缸的，六缸的，八缸的，十缸的，十二缸的，十八缸的，其中十八缸的发动机比较罕见，大众曾在1998年为布加迪研发过。
（3）按气缸排布形式划分，可分为直列型、V 型、W 型（十八缸）、水平对置型（H 型）发动机。
（4）按冷却方式划分，可分为风冷式和水冷式发动机。
（5）按按进气方式划分，可分为自然吸气式和涡轮增压式发动机。
2 发动机设计思路
奇瑞瑞虎1.8 （1）根据整车的用途、重量等要求，匹配相应的发动机和变速系统。发动机匹配是指在发动机的选择和安装过程中可以根据发动机的基本情况实现各种参数的有效配置，从而提升发动机的性能得到优化，进而提高整车的动力性能。
1）根据整车性能，包括加速性能、换挡性能、加速器控制特性、NVH 等性能评价匹配发动机，提升顾客满意度。
2）根据整车驾驶性，主要包含启动、怠速、加速、巡航、减速等，关注焦点是发动的扭矩和速度的变化所带来的影响，如：瞬间加速的反应和平顺性、脚踏板输入和钥匙启动反应等。
3）择优选择与排气系统（图1）和冷却系统（图
2）的匹配关系。
进口奥迪汽车家庭轿车销量排行榜图1 图2
（2）明确主要的设计指标和实际要求，如：结构空间、外形结构尺寸、总质量、油耗、功率、新技术采用等。
（3）通常情况下，汽油发动机由机体组、两个机构（曲柄连杆机构、配气机构）和五大系统（燃料供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统和启动系统）构成，柴油发动机由机体组、两个机构（曲柄连杆机构、配气机构）和四大系统（燃料供给系统、冷却系统、润滑系统和启动系统）构成。发动机的布置设计，应根据具体发动机类别进行总布置的设计的布局。
3 参数化设计方法及实施
劳斯来斯浅谈汽车发动机设计和研究
刘少朋，刘 岩
（长城汽车股份有限公司技术中心，河北 保定 071000）
摘 要：发动机是汽车的核心部件，也是汽车的指挥中心，直接影响整车的性能。随着国家排放法规的升级，对发动机设计要求更加严格，本文主要介绍发动机分类、设计思路、参数化设计方法及实施等方面进行总结和叙述。关键词：汽车；发动机；设计
（1）发动机参数化设计方法。采用标准零部件的设计模板，通过proe 软件中layout 和骨架功能利用软件功能，用自顶而下的方法进行总布置，然后用分块法完成发动机最复杂的缸盖和缸体参数化设计，结合自底向上的方法完成其它附件的设计，最后利用proe 软件的装配将所有部件装在一起，生成整个发动机总成。此方法将发动机概念设计、结构分析、详细设计过程有效的统一在一起，实现发动机的主要参数来控制整体设计结构，通过参数的更改，快速形成新的发动机设计方案，大大提升了设计效率。 1）为实现发动机的参数化设计，需对设计的环境进行胴体的规定，以利于后期模型的修改和各机型之间部件的相互作借用，包括设计软件的环境设定和发动机设计规范的设定。
2）发动机参数化设计一般通过自顶向下的贯穿式设计、模型的分块设计、自底向上的互补设计手段
来实现。 （2）发动机总布置设计。发动机的参数化设计是从总部之开始的，用自顶向下的方法进行产品设计和规划，实现整机数据共享和主要参数的传递，主要包括以下方面：①将发动机概念设计确定的中药结构参数和考虑后期可能发生更改的参数在proe 中通过layout 和骨架模型进行全局控制，主要包含缸数、缸心距、缸径等，以便设计系列化和标准化。②建立发动机骨架模型。③创建发动机总成目录结构。④初始布置完成后，就可以开始发动机主要部件的设计，下面主要以发动机缸盖参数化设计过程进行详细介绍。
（3）发动机缸参数化设计。发动机缸盖结构复杂，缸盖设计过程主要包含外形、水套和排气道3部分构成，待3部分设计完成后再合并在一起。
1）创建缸盖装配，采用复制零件模板并缺省装配的方式生成相关的分零部件。
2）设计缸盖骨架模型，主要包含缸盖高度和宽度、连接螺栓的位置、进排气门的位置、关键基准面和曲面等。
3）缸盖外形由外形的前端、中段和后端3块构成，每块的设计过程基本类似，其中各主要轮廓形状和尺寸尽量从骨架中获取，其余利用proe 软件中增减材料的拉伸、回转、造型、曲面等特征来完成，同时考虑拔模角和铸造圆角。
水平对置发动机优缺点
4）进排气道壁厚零件的设计，因气道本身形状不是普通的结构，所以要选择气道的所有曲面做偏置测试构建而成，再根据气门座圈的要求加上福建的结构，并用圆角进行过渡处理，最后将所有曲面封闭形成实体存入数据库。
5）缸盖水套的设计，缸盖水套由水套的前端、中段和后端3块构成，每块的设计过程基本类似，首先利用外部拷贝的方式从骨架模型中取得需要的信息，再单独创建。水套的设计关键是保持与外形设计的一致性，主要是考虑各部分过渡的合理和光滑。
4 结束语
随着汽车工业技术的发展，不断促进发动机设计和开发水平的提升。目前汽车市场竞争激烈，新车型日新月异的面世，缩短汽车研法周期迫在眉睫，发动机的设计和开发工作也不例外。
参考文献：
雪佛兰新车[1]袁兆成.内燃机设计第二版[M].北京：机械出版社,2012.[2]张翼.内燃机设计[M].北京：北京航天大学出版社,2016.
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