某汽油機氣缸蓋罩設計

周興家，趙映偉

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州545005）

針對某汽油機的實際使用狀況進行氣缸蓋罩設計，遮蓋并密封氣缸蓋，將機油保持在內部，同時將污垢和濕氣等污染物隔絕于外，并且能很好的實現氣缸蓋罩外部不積水，罩內油氣分離效果理想等目的。

1 材料選擇

材料的選擇應在滿足功能的基礎上，考慮輕量化，成本等因素。該汽油機在整車上使用狀態為中置后驅，并且布置為往排氣側傾斜，傾角為50°.該布置使得氣缸蓋罩幾乎處于排氣歧管正上方，雖然在歧管上安裝有上隔熱罩，但由于距離較近且同在豎直方向，因此最高工作溫度達150℃的排氣歧管對氣缸蓋罩有很大熱輻射作用。為確保氣缸蓋罩不至于受熱源影響，而導致密封和油氣分離失效，從而對發動機性能產生巨大影響，本設計選擇材料為鑄鋁ADC12.該汽油機技術參數如表1所列。

表1 發動機技術參數

氣缸蓋罩是隨著頂置氣門發動機的出現而出現的，早期通常采用沖壓鋼、鑄鋁或鑄鐵，隨著頂置凸輪軸的出現，氣缸蓋罩輪廓變得復雜，因此鑄鋁成為最常用的材料，輕量化，耐熱等特點成為優勢。

2 外形設計

氣缸蓋罩的外形設計考慮滿足功能的前提下，簡化生產工藝。氣缸蓋罩其中的一個功能是充當機油加注口，將其簡單設計為一個孔。由于該發動機斜置50°，所以為使機油口在豎直方向，以便添加機油，設計機油口軸線與氣缸蓋罩密封面平面成50°夾角。

另外，發動機在向排氣歧管側傾斜的同時，還向后端傾斜3°.發動機裝配在整車上時，會有雨水，灰塵落在氣缸蓋罩上，因此可以在發動機傾斜那一側設計缺口，以便雨水灰塵流出，避免長時間堆積和進入到氣缸蓋內。

氣缸蓋罩還肩負著一個重要任務，就是把發動機在運行產生的油霧中的油分離出來，因此需要一個油氣分離機構[1]。為方便整車上線束和水管布置，將PCV閥接口和通氣管均設計在靠進氣側。兩道迷宮分布在點火線圈兩邊，傾斜側設計缺口，所以，中間設計一個通道，連接兩邊的迷宮。

氣缸蓋罩還需作為安裝支座，設計幾個搭子，安裝線束支架等。由于該汽油機有帶VVT和不帶VVT不同狀態機型，為使該氣缸蓋罩通用，設計其前端能容納雙VVT，圖1是氣缸蓋罩設計的數模。

圖1 氣缸蓋罩外形

密封面是氣缸蓋罩關鍵的設計考慮因素。通過有限元分析，確定使用10個螺栓壓緊密封面，并確定其布置，確保獲得均勻壓緊力，設計采用丙烯酸（ACM）做密封墊。

3 油氣分離結構設計

該氣缸蓋罩的分離機構主要利用油滴的慣性和撞擊實現分離[2]。油氣分離機構包括氣缸蓋罩內設計的迷宮和擋油板，擋油板上設計有帶孔隔板和回油孔。油氣混合氣在迷宮內運動可以看作是氣體在管道內做穩定流動，當油氣混合氣進入迷宮后，在流動中由于慣性作用，加上氣缸蓋罩迷宮和擋油板搭配形成冷卻腔室，油氣混合物會對隔板撞擊多次。

由于油滴和氣體密度不一樣，較大的油滴就會被吸附于擋油板的隔板上，較小的油滴則可能隨氣流一起被帶出。吸附的油滴由于自身重力掉下來，通過回油孔回油底殼。從而實現油和氣的分離（圖2所示）。

圖2 缸蓋罩迷宮

4 性能試驗

根據設計的氣缸蓋罩零件數模和圖紙，開模制作樣件。裝配該汽油機總成并使用制作的氣缸蓋罩樣件，上臺架進行試驗，采集數據驗證效果。

具體的油氣分離試驗步驟如下[3]：

（1）準備兩個油氣分離瓶；

（2）將兩個瓶子分別進行稱重；

（3）分別將兩個瓶子串聯在PCV和通氣管上；

（4）在活塞竄氣量最大工況點（6 000 r/m、60.5 kW）進行測量，運行1 h；

（5）測量完成后再次對兩個瓶子進行稱重，計算機油擠出量，如見表2所示。

表2 試驗前后集油瓶質量

由表2可知，集油瓶1的質量增加了3 g/h，集油瓶2的質量增加了5 g/h，均達到了預期的設計。

5 結束語

通過對氣缸蓋罩總成的嚴格設計分析，并進行可靠性試驗，切實可行且達到預期效果，一定程度上提升了發動機整體性能。

[1]周龍保.內燃機學[M].第2版.北京：機械工業出版社，2005.

[2]宗雋杰.曲軸箱通風系統油氣分離器的性能研究[J]．內燃機工程，2010，31（2）：86-91.

[3]GM.Standards.GMW16413 Vent System Oil Consumption Evaluation[Z].General Motors Company，2011.