徐晗 宋瀚 史婷婷 頓棟梁 朱馳昊

（東風(fēng)汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心）

隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)上應(yīng)用的技術(shù)日益增多，配置趨于多樣化，動(dòng)力總成搭載日益豐富，各項(xiàng)功能及性能升級(jí)導(dǎo)致機(jī)艙內(nèi)零部件及管線類(lèi)布置越發(fā)緊湊，布置問(wèn)題頻發(fā)。發(fā)動(dòng)機(jī)艙作為整車(chē)集成度較高的部位，如何在保證整車(chē)性能的前提下，在有限的空間內(nèi)布置更多的零部件，滿足顧客多樣化的需求是現(xiàn)階段急需解決的問(wèn)題。正向開(kāi)發(fā)過(guò)程中，設(shè)計(jì)階段的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙布置僅體現(xiàn)了幾何位置關(guān)系，對(duì)整車(chē)搭載后的性能影響難以預(yù)測(cè)，從而導(dǎo)致后續(xù)裝車(chē)試驗(yàn)階段出現(xiàn)一系列的質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)整車(chē)開(kāi)發(fā)的周期成本影響巨大。文章基于某車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙布置及質(zhì)量問(wèn)題的解決，總結(jié)出基于整車(chē)性能開(kāi)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙布置的原則及規(guī)范，為今后車(chē)型的正向開(kāi)發(fā)工作提供依據(jù)。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙布置設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)艙的布置形式根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置不同有所區(qū)分，文章重點(diǎn)分析發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)車(chē)型的機(jī)艙集成布置。前置前驅(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙的布置形式多種多樣，除了同平臺(tái)的車(chē)型，極少能見(jiàn)到極其相似的機(jī)艙布局，每種形式的機(jī)艙布局都與對(duì)應(yīng)的整車(chē)平臺(tái)和動(dòng)力總成搭載有關(guān)。因此，機(jī)艙的布局設(shè)計(jì)需要靈活處理[1]。圖1 示出某前置前驅(qū)車(chē)型機(jī)艙布置示意圖。

圖1 某前置前驅(qū)車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙布置示意圖

2 基于整車(chē)性能開(kāi)發(fā)的機(jī)艙布置原則

文章重點(diǎn)研究影響整車(chē)性能的機(jī)艙布置要素，為整車(chē)總布置專(zhuān)業(yè)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)性能維度提供點(diǎn)檢和優(yōu)化的依據(jù)。機(jī)艙布置影響的整車(chē)性能主要分為幾何性能與集成性能。

2.1 幾何性能

機(jī)艙的幾何布置在滿足基本的靜、動(dòng)態(tài)間隙要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)滿足裝配工藝性及售后維修保養(yǎng)便利性的要求。

間隙檢查是機(jī)艙幾何布置工作中的重要一環(huán)[2]。圖2 示出某車(chē)型在設(shè)計(jì)階段由于未預(yù)留足夠的動(dòng)態(tài)間隙，導(dǎo)致汽車(chē)在耐久試驗(yàn)中出現(xiàn)泄壓閥管路與制動(dòng)管路磨損的現(xiàn)象，存在安全隱患。后續(xù)采取增加防磨護(hù)套并更改管路走向的措施。

圖2 某車(chē)型管路動(dòng)態(tài)磨損示意圖

間隙檢查包括靜態(tài)間隙檢查和動(dòng)態(tài)間隙檢查。零部件的相對(duì)關(guān)系分為絕對(duì)靜止、相對(duì)運(yùn)動(dòng)及絕對(duì)運(yùn)動(dòng)3 種。在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到保安防災(zāi)的要求，相對(duì)靜止的兩零件間考慮到裝配誤差及尺寸公差累積等原因，一般設(shè)計(jì)預(yù)留10 mm 以上的間隙。通常情況下CATIA可以通過(guò)整車(chē)28 種工況下動(dòng)力總成的質(zhì)心位移量及質(zhì)心轉(zhuǎn)角做出與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接零部件的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)體。有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件間，運(yùn)動(dòng)零件的包絡(luò)體與靜止零件本體需預(yù)留10 mm 以上的間隙。絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩零部件間，兩零件運(yùn)動(dòng)包絡(luò)體間需預(yù)留10 mm 以上的間隙。

若在設(shè)計(jì)階段，由于機(jī)艙邊界及環(huán)境間的約束，無(wú)法預(yù)留足夠的安全間隙，需提前增加耐磨護(hù)套等，并在耐久試驗(yàn)中觀察磨損情況。

2.2 集成性能

機(jī)艙布置除了滿足基本幾何性能，還需滿足整車(chē)集成性能要求，這對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品的生命力有著決定性的影響。機(jī)艙布置影響的集成性能基本分為整車(chē)通過(guò)性、整車(chē)姿態(tài)、整車(chē)溫場(chǎng)、NVH、美觀性、碰撞安全及涉水性等。文章重點(diǎn)說(shuō)明整車(chē)機(jī)艙涉及的裝配維修工藝性、通過(guò)性、整車(chē)姿態(tài)、整車(chē)溫場(chǎng)及NVH 相關(guān)布置原則。

2.2.1 裝配維修工藝性

機(jī)艙裝配維修工藝性包括裝配工藝性以及售后維修保養(yǎng)便利性[3]。機(jī)艙內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)布置應(yīng)該滿足發(fā)動(dòng)機(jī)合裝要求；機(jī)艙內(nèi)所有零部件布置需遵循裝配工藝順序，優(yōu)先安裝的零部件不能影響后續(xù)零部件的安裝；售后維修涉及的零部件布置需保證售后維修保養(yǎng)便利性。根據(jù)車(chē)型開(kāi)發(fā)總結(jié)出裝配維修點(diǎn)檢表，如表1所示。

表1 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙裝配維修點(diǎn)檢表

2.2.2 整車(chē)通過(guò)性

整車(chē)最小離地間隙是整車(chē)的通過(guò)性參數(shù)，在車(chē)型設(shè)計(jì)前期設(shè)定過(guò)小，不足以滿足機(jī)艙布置的最小離地間隙要求，會(huì)使整車(chē)最低點(diǎn)出現(xiàn)在機(jī)艙，導(dǎo)致一系列的安全隱患。圖3 示出某車(chē)型在設(shè)計(jì)階段的機(jī)油濾清器布置。因其僅滿足前期定義的最小離地間隙要求，導(dǎo)致在路試時(shí)發(fā)生磕碰。后續(xù)更改機(jī)油濾清器的結(jié)構(gòu)，造成成本周期的增加。

圖3 某車(chē)型機(jī)艙底部機(jī)油濾清器磕碰示意圖

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙前端的工作路況較為復(fù)雜，因此，整車(chē)通過(guò)性參數(shù)中的最小離地間隙可作為機(jī)艙布置的邊界。機(jī)艙布置過(guò)程中機(jī)艙下部所有零件不僅需滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中最小離地間隙的要求，還需增加專(zhuān)項(xiàng)通過(guò)性試驗(yàn)驗(yàn)證（如比利時(shí)路、搓板路、路肩等路況試驗(yàn)），發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼、機(jī)油濾清器、變速箱、前托架等機(jī)械件及發(fā)動(dòng)機(jī)下護(hù)板均為重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)。

2.2.3 整車(chē)姿態(tài)

機(jī)艙內(nèi)零部件的布置對(duì)整車(chē)姿態(tài)有著直接的影響。圖4 示出某車(chē)型在設(shè)計(jì)階段由于動(dòng)力總成硬點(diǎn)的布置不合理（動(dòng)力總成布置偏左），導(dǎo)致實(shí)車(chē)出現(xiàn)左低右高的整車(chē)姿態(tài)。后續(xù)通過(guò)調(diào)整動(dòng)力總成硬點(diǎn)，使得整車(chē)姿態(tài)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。整車(chē)姿態(tài)對(duì)整車(chē)感知質(zhì)量、操縱穩(wěn)定性、NVH 有著直接的影響。在前期布置過(guò)程中應(yīng)先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、蓄電池等質(zhì)量大的零部件進(jìn)行合理的規(guī)劃與布置，再布置質(zhì)量較輕的系統(tǒng)，以避免實(shí)車(chē)出現(xiàn)整車(chē)姿態(tài)偏差。

圖4 汽車(chē)動(dòng)力總成布置示意圖

2.2.4 整車(chē)溫場(chǎng)

發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器為整車(chē)熱源，機(jī)艙內(nèi)零部件的布置需與熱源保持一定的安全距離。某搭載后排發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē)在設(shè)計(jì)階段，由于空調(diào)膨脹閥及空調(diào)高低壓管距離發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器過(guò)近，影響空調(diào)制冷性能，如圖5所示。后續(xù)應(yīng)在空調(diào)管周?chē)X箔隔熱，使空調(diào)管滿足專(zhuān)業(yè)性能要求。

圖5 某車(chē)型空調(diào)管增加鋁箔隔熱示意圖

現(xiàn)多通過(guò)仿真和溫場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)零部件的溫場(chǎng)數(shù)據(jù)是否滿足零部件的許用溫度要求，當(dāng)零部件無(wú)法避開(kāi)高溫區(qū)域時(shí)，需采取隔熱措施。

2.2.5 NVH

某車(chē)型在設(shè)計(jì)階段將電動(dòng)真空泵布置在輪罩處，制動(dòng)過(guò)程中駕駛員處異響明顯，后將電動(dòng)真空泵位置更改至發(fā)動(dòng)機(jī)上同時(shí)增加減振墊，異響消除，如圖6所示。在機(jī)艙零部件布置中應(yīng)盡量保證振動(dòng)源的布置遠(yuǎn)離前圍擋板，并將個(gè)別振動(dòng)量大的零部件布置在動(dòng)力總成上，通過(guò)懸置減振降噪。

圖6 某車(chē)型電動(dòng)真空泵布置示意圖

3 結(jié)論

文章結(jié)合某自主車(chē)型的開(kāi)發(fā)，通過(guò)該車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的一系列問(wèn)題對(duì)乘用車(chē)機(jī)艙布置點(diǎn)檢要素及其對(duì)應(yīng)的布置原則進(jìn)行了分析，使機(jī)艙布置流程和內(nèi)容更為規(guī)范和準(zhǔn)確。以往發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙的布置僅注重基本的法規(guī)及零部件布置要求，忽視了整車(chē)搭載中的性能要求，在裝車(chē)試驗(yàn)后才發(fā)現(xiàn)布置缺陷。由于布置方案的更改不僅涉及到單個(gè)零件的更改，更涉及到多個(gè)零件、多個(gè)系統(tǒng)的更改，因此，在設(shè)計(jì)階段提前避開(kāi)各種布置誤區(qū)，可減少整車(chē)開(kāi)發(fā)成本、縮短開(kāi)發(fā)周期、提高經(jīng)濟(jì)效益。