徐晗 宋瀚 史婷婷 顿栋梁 朱驰昊

（东风汽车集团股份有限公司技术中心）

随着汽车行业的发展，汽车上应用的技术日益增多，配置趋于多样化，动力总成搭载日益丰富，各项功能及性能升级导致机舱内零部件及管线类布置越发紧凑，布置问题频发。发动机舱作为整车集成度较高的部位，如何在保证整车性能的前提下，在有限的空间内布置更多的零部件，满足顾客多样化的需求是现阶段急需解决的问题。正向开发过程中，设计阶段的发动机机舱布置仅体现了几何位置关系，对整车搭载后的性能影响难以预测，从而导致后续装车试验阶段出现一系列的质量问题，对整车开发的周期成本影响巨大。文章基于某车型开发过程中的发动机机舱布置及质量问题的解决，总结出基于整车性能开发发动机机舱布置的原则及规范，为今后车型的正向开发工作提供依据。

1 发动机机舱布置设计

发动机舱的布置形式根据发动机的位置不同有所区分，文章重点分析发动机前置前驱车型的机舱集成布置。前置前驱发动机机舱的布置形式多种多样，除了同平台的车型，极少能见到极其相似的机舱布局，每种形式的机舱布局都与对应的整车平台和动力总成搭载有关。因此，机舱的布局设计需要灵活处理[1]。图1 示出某前置前驱车型机舱布置示意图。

图1 某前置前驱车型发动机机舱布置示意图

2 基于整车性能开发的机舱布置原则

文章重点研究影响整车性能的机舱布置要素，为整车总布置专业在开发过程中对性能维度提供点检和优化的依据。机舱布置影响的整车性能主要分为几何性能与集成性能。

2.1 几何性能

机舱的几何布置在满足基本的静、动态间隙要求的基础上，还应满足装配工艺性及售后维修保养便利性的要求。

间隙检查是机舱几何布置工作中的重要一环[2]。图2 示出某车型在设计阶段由于未预留足够的动态间隙，导致汽车在耐久试验中出现泄压阀管路与制动管路磨损的现象，存在安全隐患。后续采取增加防磨护套并更改管路走向的措施。

图2 某车型管路动态磨损示意图

间隙检查包括静态间隙检查和动态间隙检查。零部件的相对关系分为绝对静止、相对运动及绝对运动3 种。在设计过程中考虑到保安防灾的要求，相对静止的两零件间考虑到装配误差及尺寸公差累积等原因，一般设计预留10 mm 以上的间隙。通常情况下CATIA可以通过整车28 种工况下动力总成的质心位移量及质心转角做出与发动机相连接零部件的运动包络体。有相对运动的零部件间，运动零件的包络体与静止零件本体需预留10 mm 以上的间隙。绝对运动的两零部件间，两零件运动包络体间需预留10 mm 以上的间隙。

若在设计阶段，由于机舱边界及环境间的约束，无法预留足够的安全间隙，需提前增加耐磨护套等，并在耐久试验中观察磨损情况。

2.2 集成性能

机舱布置除了满足基本几何性能，还需满足整车集成性能要求，这对汽车产品的生命力有着决定性的影响。机舱布置影响的集成性能基本分为整车通过性、整车姿态、整车温场、NVH、美观性、碰撞安全及涉水性等。文章重点说明整车机舱涉及的装配维修工艺性、通过性、整车姿态、整车温场及NVH 相关布置原则。

2.2.1 装配维修工艺性

机舱装配维修工艺性包括装配工艺性以及售后维修保养便利性[3]。机舱内发动机布置应该满足发动机合装要求；机舱内所有零部件布置需遵循装配工艺顺序，优先安装的零部件不能影响后续零部件的安装；售后维修涉及的零部件布置需保证售后维修保养便利性。根据车型开发总结出装配维修点检表，如表1所示。

表1 汽车发动机机舱装配维修点检表

2.2.2 整车通过性

整车最小离地间隙是整车的通过性参数，在车型设计前期设定过小，不足以满足机舱布置的最小离地间隙要求，会使整车最低点出现在机舱，导致一系列的安全隐患。图3 示出某车型在设计阶段的机油滤清器布置。因其仅满足前期定义的最小离地间隙要求，导致在路试时发生磕碰。后续更改机油滤清器的结构，造成成本周期的增加。

图3 某车型机舱底部机油滤清器磕碰示意图

发动机机舱前端的工作路况较为复杂，因此，整车通过性参数中的最小离地间隙可作为机舱布置的边界。机舱布置过程中机舱下部所有零件不仅需满足设计任务书中最小离地间隙的要求，还需增加专项通过性试验验证（如比利时路、搓板路、路肩等路况试验），发动机油底壳、机油滤清器、变速箱、前托架等机械件及发动机下护板均为重点关注项。

2.2.3 整车姿态

机舱内零部件的布置对整车姿态有着直接的影响。图4 示出某车型在设计阶段由于动力总成硬点的布置不合理（动力总成布置偏左），导致实车出现左低右高的整车姿态。后续通过调整动力总成硬点，使得整车姿态达到设计要求。整车姿态对整车感知质量、操纵稳定性、NVH 有着直接的影响。在前期布置过程中应先对发动机、变速箱、蓄电池等质量大的零部件进行合理的规划与布置，再布置质量较轻的系统，以避免实车出现整车姿态偏差。

图4 汽车动力总成布置示意图

2.2.4 整车温场

发动机增压器为整车热源，机舱内零部件的布置需与热源保持一定的安全距离。某搭载后排发动机的汽车在设计阶段，由于空调膨胀阀及空调高低压管距离发动机增压器过近，影响空调制冷性能，如图5所示。后续应在空调管周围包裹铝箔隔热，使空调管满足专业性能要求。

图5 某车型空调管增加铝箔隔热示意图

现多通过仿真和温场试验确认零部件的温场数据是否满足零部件的许用温度要求，当零部件无法避开高温区域时，需采取隔热措施。

2.2.5 NVH

某车型在设计阶段将电动真空泵布置在轮罩处，制动过程中驾驶员处异响明显，后将电动真空泵位置更改至发动机上同时增加减振垫，异响消除，如图6所示。在机舱零部件布置中应尽量保证振动源的布置远离前围挡板，并将个别振动量大的零部件布置在动力总成上，通过悬置减振降噪。

图6 某车型电动真空泵布置示意图

3 结论

文章结合某自主车型的开发，通过该车型开发过程中出现的一系列问题对乘用车机舱布置点检要素及其对应的布置原则进行了分析，使机舱布置流程和内容更为规范和准确。以往发动机机舱的布置仅注重基本的法规及零部件布置要求，忽视了整车搭载中的性能要求，在装车试验后才发现布置缺陷。由于布置方案的更改不仅涉及到单个零件的更改，更涉及到多个零件、多个系统的更改，因此，在设计阶段提前避开各种布置误区，可减少整车开发成本、缩短开发周期、提高经济效益。