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依据悬置安置面及坐标系XY面成0度时测得，或

者依据输入轴及输出轴线生成平面及整车坐标系的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W4.5deg要求之内，以及周边零部件的通用化。对于

日底号传动轴角度

空载：1.876°

运行半载：2.086°

况，车满载：2.332°

厅度

170mmL位号

选换档摇臂位置、原悬置安装饰位置等，并询问动力总成的质量变更，这样可以

初步推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确定的运动量。所以在布置

动力总成时要充分考虑及周边不动件的间隙（如及车身纵梁一般间隙要求15mm以

上），当然间隙值的定义及悬置的型式存在确定关系，通常来说，依据橡胶悬置

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

通常依据动力部门供应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依据前、后、左、右、上、下六方向上及机

舱内零部件间隙值是否能满意布置的要求，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及副车架、转向器的间隙，左右两侧主要分析纵梁的间隙,

上部考虑及发动机罩内板间隙，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，因为悬置点的变更会影响车

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，依据

通常前5deg后3deg校核方法，用来确定发动机附件及周边的间隙值。及前围板

之间留出50nlm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削

减时，须要平安系统的人员进行确认），发动机上部及发动机罩外板之间考虑行

人爱护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

削减）。发动机布置时，要求左右悬置的连线志向状态下通过重心，若有相对位

置偏移，则应小于15mH1。动力总成布置过程中，要充分的考虑布置空间、管路走

向隐藏合理，安装修理便利性，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，最终可能通过几轮布置评审，达到布置最优化。

发动机的布置还干脆影响发动机罩的高度和倾角，考虑造型要求可以确定发

动机罩的轮廓形态。所以在保证油底壳离地间隙以及发动机部件及发动机舱内表

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。现代轿车多采纳短前悬，假如将发

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

对行人爱护的损害；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Odeg）,简洁的说就是

发动机气缸体中心线及YZ面之间的夹角（或垂直方向），一般在进行动力总成输

要求相关科室供应详细数值影响犬■动机在整车中

的布时候还

应检馈相关

动力总成与前围板发动机倾角

对于变速器在发动机舱中布置状况。主要考虑变速器在最适合的位置和角度

下，及周边零部件的间隙状况。比如，及副车架、车身纵梁、风扇等零部件的问

隙和干涉状况。间隙值合适及否需依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，须要及设计部门进行刚好沟通并校核。由于通常变速器及发动机不是一起

开发，因此二者间的接口尺寸匹配在所难免。进行匹配时，还须要相关主管部门

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。

为了削减产品开发成本，应依据现有的变速箱资源来选择一款变速箱及所确

定的发动机进行匹配工作，假如依据动力性计算后，变速箱各档速比及主传动比

不能满意整车性能要求，则须要设计部门重新选择速比。

变速器悬置点的布置,尽量

到安

装工设计起动

侧两矛的定

出水

起动机在变速器侧的布置位置变速器侧间隙检查

1.1.3传动轴的角度

目前通常轿车布置采纳前置前驱，发动机横置，由于目前采纳十字轴万向节

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。依据分析，目前绝大多数前置前驱

采纳横置，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

的夹角确定大于右半轴的夹角。因此，一般检查左半轴的夹角W4.5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惫强度及寿命。传动轴角度将也干脆影响油底壳的离地

间隙。对于发动机输出扭矩不是很大（左右半轴长度小于700）的状况下，可采纳

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，须要初步分析传动轴的运动空间是

否及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及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限制在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。

前置前驱横置发动机两轴及三轴式传动轴图片

中间支撑车轮

两轴传动轴三轴传动轴

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纳

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安排都有很大影响，

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

许可的状况下，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），同时燃油箱及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，通常油箱及热源

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，须要校核

各状态下油箱及悬架之间的间隙，考虑车身误差等因素，油箱及悬架（扭力梁、

稳定杆）运动件之间预留30nlm以上间隙；在燃油硬管布置时，保证固定点牢靠，

走向合理；加油口位置要便利加油的操作，通常在进行布置加油口位置时，须要

进行加注枪的验证；油道要合理，装配。为平安起见，燃油箱不应当布置在发动

机舱内，并避开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1-2供油系统结构示意图

图12燃油箱及悬架间隙检查

图1-2燃油箱及车身安装间隙检查

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

a)b)c)d)

碳罐的布置:依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。并考虑及变速器本体、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。假

如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状况，

排放构件不应及对车辆平安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协助消声器，是最志向的消声器布置方案，

能高效的汲取噪声。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，以避开地板过热，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淌方向布置，而在其四周要用隔热隔声材料将其余车

身其他部分隔离开，如图示

排气系统四周间隙主要考虑及车身系统构件如全部车身锁金、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，变速器限制装置包括壳体及全部非金属件，离合器限制装置及发动机油底

壳等，燃油系统包括及消声器、非金属燃油管路、带隔热爱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，详细值见设计指导书。通常消声器的

体积跟发动机的排量存在确定的比例关系，一般在10：1左右，详细可以询问设

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。

・假如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

常状况，排放组件不应及影响车辆平安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

汽车消声器基本采纳双级消声器。前级消声器一般采纳纯阻性结构，主要消

中高频噪声，形态一般为圆柱形，筒体内全部装玻璃纤维等吸声材料。见图1T0

图1-10

后级消声器为阻抗结合结构，主要消退中低频噪声及部分前级未消去的高频

噪声。形态大多为跑道形或椭圆形，一般分为三个腔。见图l-llo

图1-11

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）

3-1车身系统构件间隙（mm）

•全部板金件（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

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及排气管:

3-3传动系统（分为后驱传动轴及前驱传动轴）

•整个行程的传动系统间隙

•非金属构件

,转向器

转向器本体及排气管

转向器管路及排气管

转向器管路（胶管）及排气管

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（前排气及进气歧管，后排气及三元催化器隔热罩）

•制动管路

换档软轴拉线及三元催化器隔热罩换档软轴拉线及进气歧管间隙检查

3-5变速器限制装置

,处于全部位置的金属构件

•处于全部位置的金属构件

3-6整个行程的离合器限制装置

•非金属构件

3-7发动机，变速器和离合器

3-8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

一带防热爱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：

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

向时避开弯府过大、讨诔导致届朝杂后和里.造成排气不畅,使排气管产生嘟嘟

前，后氧传感器截面图及线束固定

愕8-B6]

；11«(.?■(max)54(max)

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。

1.1.6进气系统

进气系踞I器特阖瞬雌聋成、发动机进气软管、空气滤清器进气管、部分还

有谐振腔组成。一般依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便利性。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

尽量上升。并须要依据发动机的排量，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

及真空助力器，减振器支座，机油尺空间

空滤器布置在发动机右侧

空滤器谐振腔及导水板

进气口位置

空滤器及起动机

空滤器的安装及拆卸，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）

卡片式上壳体螺栓安装式上壳体

插接式空滤器壳体

空滤器设计时，首先依据动力总成系统部要求空滤器容积，进行初步尺寸设

计，依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

纳弹簧片、螺栓安装、插接等多种方式，弹簧片是安装结构简洁，便宜，缺点是

弹簧易失效，采纳螺栓安装方式，需保证螺栓及空滤器结合面足够，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,

详细依据空间间隙确定安装方式。空滤器壳体由于可变形，所以及发动机罩的外

板间隙可以略微减小（正常要求65mtn）,空滤器下壳体通常设计有漏水口，避开

空滤进口吸水后进入发动机内，影响发动机性能。

空滤器更换滤芯便利性分析主要包括拆卸空滤下壳体的螺栓或卡片的便利

性及取下壳体的便利性。在进行拆卸螺栓或卡片时，工具操作空间充裕，取下卡

片时及周边件不发生干涉。

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），或布置及洗

涤液壶对称位置，并及车身预留确定间隙，由于在大灯后部，所以需确认修理大

灯的便利性。

依据安装螺栓的长度，合理的确定真空助力器与空滤器的间隙

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、强度一般都能细致对待，

但在总布置上有几个问题，应特殊留意。

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。汽车行驶时具有确定的速度，特殊是高

速行驶时，迎风进气口会提高进气量。

b）进口位置应避开吸入雨、雪、发动机排放的废气。

c）进口应避开选在机舱内的负压区、集灰区、甩泥区，在允许的条件下进

气口应尽量上升。

d）进气金属管路内壁不允许喷漆，不许生锈，这类赃物脱落后会干脆吸入

发动机。

e）管路尽量削减接口数量，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300m3/h以下，汽车行驶的

道路条件也较好，运用单级干式或单级湿式空气滤清器即可满意要求。

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=0.03AZVhnnv(m3/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一--考虑进气脉冲的系数，举荐按表『11选取；

nv——发动机进气充气效率，汽油机举荐nv取0.70-0.80,柴

油机取0.80-0.85O

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4缸或4缸

123

行程以上

二行程2111

四行程2.8-3.21.6-1.81.331

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0.03m3/cm2h。依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，应当尽量采纳标准，使产品通用化。

A2=bn2hl/50(2)

式中b------折宽，mm;

n2------折数；

hl------折高，mm;

式中的折数n2按下式计算

n2Wl+L/t(3)

式中L------滤芯长度，mm;

t------折距，举荐t=3mm_8mnio

为了防止滤芯并折，滤芯的高度及折宽之比不应大于7。折宽b必需

选用系列标准尺寸，便于运用现有设备加工。表厂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1-12轻型车空气滤清器有关参数

车型储灰量.过滤速过滤面备注

(g/m2)度积/空气

流量

(cm.s-l)(m2/m3.min)

轻型车1307-80.21-0.2沥青路

4

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。依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

迎风面积是否能满意散热器要求。同时考虑散热器安装方式，及拆卸便利

性。并依据发动机进、出水管定义对管路进行走向、并考虑及悬置、三元

催化器以及车身间隙。若散热器位置高于发动机或及发动机等高以及较低

于发动机时，应和设计部门确认是否须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及前横梁间隙。

管路走向定义散热器类型

1.4冷却系统

1.4.1选型

散热器依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『9的要求。详细的要求一般须要及对标车及

同型发动机对比确定。

表1-9散热器散热性能要求

发动机排水流量，

风速，m/s消耗能量，kW

量，LL/min

VW1.0758225

1.0<V8

75240

1.3

1.3VVW8

75245

1.6

1.6VVW8

75250

1.8

1.8<V8

75255

2.4

2.4VVW8

75260

3.0

依据发动机排量等因素选择风扇数量及风量应符合表1-9及表1-10

及表l-llo

表1-10单冷却风扇型式

发动机额定电电流转速静压风量噪声dB(A)

排量V,L压VAr/minPam3/h

VW1.013.5±W9.02000±982800W70

0.2200

1.0VVW13.5±W12.02200±9821050W72.5

1.60.2200

表1-11双冷却风扇型式

发动机排量额定电压，电流，转速，静压，风量，噪声，

V,VAr/minPam3/hdB(A)

L

1.0VVWL613.5±0.2W9.02000±2009821600W72.5

V>1.613.5±0.2W12.02200±2009822100W72.5

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

设计中必需做到提高进风系数和冷却液循环中的散热实力。

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、空气流淌时空气密度下降、

护风罩间隙的存在、风扇及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，必定使风扇实际流量比台架流量小。风扇实际流量及散热器和风扇理

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。明显，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20C〜40C,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。造成进风系数低的缘由，大致可归

纳为以下三个缘由。

⑴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；

⑵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。

⑶风扇及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实力

⑴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解除；

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。

⑵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。

⑶解除气体的措施解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。这一措施不须要采纳副水箱，装置简洁、管路通顺。

b）当散热器位置稍高于发动机或及发动机等高时，应当设计副水箱和引水管。

c）散热器位置低于发动机时，必需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。此安装方式在装配及拆卸均比较

便利。散热器水箱的上下固定点为橡胶，设计之初橡胶需存在确定压缩量，并保

证水箱及下横梁之间确定间隙通常（5-7mm）,避开车辆运动时振动导致水箱裂开。

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便利

性，在进行旋出加注口时，加注口盖不能及周边件干涉，加注口需满意加注枪的

加注要求。膨胀水壶及及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（在装车时特殊留意），防止装配时操作错误。膨胀水壶固定

方式：及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，避开强度不足导致水壶易晃动及周边零部件干涉及顾

客埋怨。

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

固定点位置需及相关部门确认。

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纳三点式和四点

式方式进行布置。依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饰同时分析左右悬置

的连线及动力总成的重心尽量在一条直线上。悬置的数量是依据动力总成

的长度、质量、性价比、安装方式确定的。志向的悬置在整车装配好后，

在不拆卸其他零件的前提下，便于安装修理。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

般悬置支架及动力总成协作面之间预留有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

悬置及周边零部件四周间隙

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

其次章动力系统布置

2.1概述

2.1.1原始资料搜集

确定新开发车型后，就要依据详细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，依据整车参数要求，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意整车装配和设计要求的状况下，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

到的变更件须要相应赐予定义描述并刚好通知总成件厂

2.2.2新技术及发展趋势

我国在汲取发达国家胜利阅历的基础上，制定了一条符合我国国情的汽车

排放标准的技术路途，对汽油车先实行“怠速法”限制，再实行“强制装置法”

限制，即曲轴箱排放和燃烧蒸发限制，最终实行工况法限制，我国轻型车最早实

施的工况法是ECE1503限值标准，这个标准要求把限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

年起先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，并安排

在2008年或2010年及欧洲法规接轨，北京等城市已起先执行欧洲III号+0BD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，提高限制系统精确性，研制有效的废气

净扮装置，而且要求石油化工领域不断提高燃油品质，以满意新型发动机和净扮

装置的要求。为了削减汽车尾气有害排放，首先应当实行机内净化措施，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、C0和N0X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

纳排气歧管后置、安装加热器等措施。在采纳EGR系统削减NOX排量时，确定

要及电子限制系统相结合，合理限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12所示。但是在不同法规要求下，详细

组成有确定的差别。

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，通过压力调整器将多余的

油通回油管送回燃油箱（在欧山、欧IV法规要求下，由于采纳了无回油燃油系统,

故取消回油管，将压力调整器集成到燃油

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限制阀进入进气歧管,

及空气一起进入燃烧室

图12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

⑴材料

油箱主体原则上均采纳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

布应满意相应排放法规的要求。

⑵结构

a）在空间许可的状况下，尽可能增加油箱容积。

b）在空间许可的状况下，尽可能的增加油箱高度尺寸（有益于增加燃油传

感器可变电阻调整精度）。

c）应避开燃油在油箱内猛烈激荡。

d）加油口油箱设平安阀止回阀。

e）加油口内径应当W①28,加油口内径及加油通气口内径比应W3.5；

f）重力阀（翻车阀）（假如在油箱上）应安装在内部空间最高处并有及

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;

应避开局部出现较大的封闭空间，否则应采纳管路在油箱内部或外部及重力阀连

接。

g）应满意吹塑工艺的要求。

h）应具备增加主体强度的结构。

1）主体及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，隔热板及热源距离应大于40。

P）燃油泵及油箱间应牢靠密封。

2.3.1.2燃油箱尺寸极限偏差

油箱形态依据车身而异，全部的未标线性尺寸公差以GB1804-X执行，

未标注角度公差以GB11335-X执行。

注：X-依据详细状况选择GB要求的字母。

2.3.1.3性能要求总体性能应满意GB18296-2001《汽车燃油箱平安性能

要求和试验方法》要求并符合国家标准GB18352.1-2001《轻型汽车及污染物排放

限值及测量方法（I）》。

⑴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；加油部位必需保证圆

滑，全部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，必需保证位置、方向正确，

浇注匀称，焊接坚固。并保证在1000N力的作用下不脱落。

⑵密封性

对装有燃油蒸发限制装置的燃油箱，进行密封性试验时，应将翻转止流装置

和液气分别装置及燃油箱装配后一同进行。对燃油箱通入30〜50kPa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，然后使试件处于放开状态于温度为（40

±2）℃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（40土2）℃

的环境中，当试件中燃油的温度达到（40土2）℃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/24ho假如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（23±2）℃下的扩散损失（试验的其它条件相同），在这种

状况下测得的扩散损失不得超过20g/24ho

（3）坚固性

将燃油箱内注满（-40±2）°C的水和乙二醇混合物或其它冷冻液密闭全部开

口从6m高处（试样重心距离地面6m）自由落于混凝土地面。应保持完好，不

泄漏，不裂开。

及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1-1的要求。

表2-1螺母抗扭强度

锥螺纹规格及燃油箱箱体焊接强度最小值N-m

1/2180

3/8140

1/4110

（4）燃油箱的振动耐久性试验按表2-2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

振动加振动振动时间h装水量要安装方式

速度频率求

上左刖

m/s2Hz

下右后

43.133.3422等于最大按燃油箱装

装油质量1/2在汽车上的方

的水式安装

2.3.2燃油软管

燃油软管主要用来做燃油硬管及发动机的软联接，同时也要满意国家燃油蒸

发法规要求。依据结构的不同，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-氯醛橡胶FKM-氟橡胶

NBR-丁睛橡胶CSM-氯磺化聚乙稀)

设计要求：

2.3.2.1尺寸及公差

由于燃油软管的渗透值较大，在满意装车要求下，尽可能减小燃油软管的尺

寸，增加燃油硬管的长度。内径及壁厚规格按化工部标准HG/T3042-1989(97)：

表l-3o

2.3.2.2橡胶软管材料的选择：

依据软管的不同用涂、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月青橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、

氯醛橡胶(ECO)、氟橡胶(FKM、THV)O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意以下要求：温度范围T1类-40℃到100℃；或T2类-40℃

到125°C。

对于欧二要求，燃油软管采纳NBR+CR的橡胶管。对于欧IH,必需采纳氟橡胶

管（其中THV管防渗透性能最好）。举荐运用燃油管结构为NBR+THV+NBR+CSM,其

性能如表l-4o

表2-3

全胶管爆破压力

常态耐压行为

MpaN

缠绕管爆破压力Mpa

5

耐低温性-30±2℃

X5h

1无裂纹2

耐热老化性120℃X70h弯曲无裂纹

耐臭氧性50pphmX40℃X70h无龟裂

耐燃油渗透性15g/m2/24h

全胶管爆破压力

常态耐压行为

Mpa2

注：数据为天津大港胶管有限公司供应，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

24.09.1

34.810.3

45.611.1

56.412.7

±0.4

±0.6

67.013.5

77.914.3

88.715.1

99.515.9

1011.118.3

±0.6

1112.719.8

+0.8

1215.923.8

1319.1+0.828.6

1425.434.9+1.6

2.3.2.3燃油硬管

燃油硬管主要用来输送燃油，保证燃油平安性能。考虑到硬管的耐腐

蚀性能，我们燃油硬管主要采纳喷塑处理。

设计要求：

（1）尺寸及公差

燃油硬管采纳单层钢管，以外径为中6、①8两种管为主。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

形态主要依据车身来设计，为保证燃油系统的平安性，尽量安装在车身平安的部

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。

⑵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）砾洗一盐雾试验

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）汽油沉醉试验

试样应在汽油中沉醉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2170MPa

抗拉强度，280MPa

延长率14%〜40%

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

燃油硬管及软管联接方式主要有三种：卡箍固定方式、快插接头联接和及螺

纹联接。传统常用的方式是卡箍固定方式；但是随着欧m、欧IV法规的应用，快

插接头的运用将越来越普及，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）,

FormetaltubesD=2Xwa«thicknessrecommended

"Measureat'G*diameter;Caution,notcompatiblewithallconnectors.

:Allowclearanceforreleasetoolifrequired.

SeeAnxrndixAHrendformtemplateexamplesNOMINALDIAMETERd[/|o5c|Xl-

MINtMLM025ANNULARSURFACE

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R1/Oi、

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KO.XDJ

30(RT]

MEASUR£ACROSSLAY.

TOOLMARKSORWELD/

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---------------------c-BEND:SEECONNECTOR

DRAWINGFORMINIMUM

DISTANCE

METAi.TU3EDIAMETER

MAYBE0TO05

UNDERSIZEFOR30

MAXIMUMLENGTH

图2-4快插接头联接的扩口(SAEJ2044)

c）螺纹联接扩口（直径为8mm）见图2-5o

R1.02±.25)

——~~/人

H\s

+5

L5

M蜘。,79财乩42

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、油箱及油箱盖上油气发挥和车身上其他件HC发挥。其中碳罐是限

制燃油蒸发的核心部件。.

⑴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

大小来确定，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上升而吸附性能下降，碳罐的安装位置尽量远离热源。

⑵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lcm2）放入温度（25土5）°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运用性能的尺寸变更，以及明显龟裂、裂开、剥离等缺陷。

b）耐低温性能

将装置放入低温箱内渐渐降温至（-40±2）°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运用性能的尺寸变更，以

及明显变形、水纹、安装和连接部位松动、龟裂、裂开、剥离、溶胀、释出等缺

陷。

c）耐高温性能

将装置放入高温箱内渐渐升温至（100±2）°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运用性能的尺寸变更、

明显变形、水纹、安装和连接部