某汽油机气缸盖罩设计

周兴家，赵映伟

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西 柳州545005）

针对某汽油机的实际使用状况进行气缸盖罩设计，遮盖并密封气缸盖，将机油保持在内部，同时将污垢和湿气等污染物隔绝于外，并且能很好的实现气缸盖罩外部不积水，罩内油气分离效果理想等目的。

1 材料选择

材料的选择应在满足功能的基础上，考虑轻量化，成本等因素。该汽油机在整车上使用状态为中置后驱，并且布置为往排气侧倾斜，倾角为50°.该布置使得气缸盖罩几乎处于排气歧管正上方，虽然在歧管上安装有上隔热罩，但由于距离较近且同在竖直方向，因此最高工作温度达150℃的排气歧管对气缸盖罩有很大热辐射作用。为确保气缸盖罩不至于受热源影响，而导致密封和油气分离失效，从而对发动机性能产生巨大影响，本设计选择材料为铸铝ADC12.该汽油机技术参数如表1所列。

表1 发动机技术参数

气缸盖罩是随着顶置气门发动机的出现而出现的，早期通常采用冲压钢、铸铝或铸铁，随着顶置凸轮轴的出现，气缸盖罩轮廓变得复杂，因此铸铝成为最常用的材料，轻量化，耐热等特点成为优势。

2 外形设计

气缸盖罩的外形设计考虑满足功能的前提下，简化生产工艺。气缸盖罩其中的一个功能是充当机油加注口，将其简单设计为一个孔。由于该发动机斜置50°，所以为使机油口在竖直方向，以便添加机油，设计机油口轴线与气缸盖罩密封面平面成50°夹角。

另外，发动机在向排气歧管侧倾斜的同时，还向后端倾斜3°.发动机装配在整车上时，会有雨水，灰尘落在气缸盖罩上，因此可以在发动机倾斜那一侧设计缺口，以便雨水灰尘流出，避免长时间堆积和进入到气缸盖内。

气缸盖罩还肩负着一个重要任务，就是把发动机在运行产生的油雾中的油分离出来，因此需要一个油气分离机构[1]。为方便整车上线束和水管布置，将PCV阀接口和通气管均设计在靠进气侧。两道迷宫分布在点火线圈两边，倾斜侧设计缺口，所以，中间设计一个通道，连接两边的迷宫。

气缸盖罩还需作为安装支座，设计几个搭子，安装线束支架等。由于该汽油机有带VVT和不带VVT不同状态机型，为使该气缸盖罩通用，设计其前端能容纳双VVT，图1是气缸盖罩设计的数模。

图1 气缸盖罩外形

密封面是气缸盖罩关键的设计考虑因素。通过有限元分析，确定使用10个螺栓压紧密封面，并确定其布置，确保获得均匀压紧力，设计采用丙烯酸（ACM）做密封垫。

3 油气分离结构设计

该气缸盖罩的分离机构主要利用油滴的惯性和撞击实现分离[2]。油气分离机构包括气缸盖罩内设计的迷宫和挡油板，挡油板上设计有带孔隔板和回油孔。油气混合气在迷宫内运动可以看作是气体在管道内做稳定流动，当油气混合气进入迷宫后，在流动中由于惯性作用，加上气缸盖罩迷宫和挡油板搭配形成冷却腔室，油气混合物会对隔板撞击多次。

由于油滴和气体密度不一样，较大的油滴就会被吸附于挡油板的隔板上，较小的油滴则可能随气流一起被带出。吸附的油滴由于自身重力掉下来，通过回油孔回油底壳。从而实现油和气的分离（图2所示）。

图2 缸盖罩迷宫

4 性能试验

根据设计的气缸盖罩零件数模和图纸，开模制作样件。装配该汽油机总成并使用制作的气缸盖罩样件，上台架进行试验，采集数据验证效果。

具体的油气分离试验步骤如下[3]：

（1）准备两个油气分离瓶；

（2）将两个瓶子分别进行称重；

（3）分别将两个瓶子串联在PCV和通气管上；

（4）在活塞窜气量最大工况点（6 000 r/m、60.5 kW）进行测量，运行1 h；

（5）测量完成后再次对两个瓶子进行称重，计算机油挤出量，如见表2所示。

表2 试验前后集油瓶质量

由表2可知，集油瓶1的质量增加了3 g/h，集油瓶2的质量增加了5 g/h，均达到了预期的设计。

5 结束语

通过对气缸盖罩总成的严格设计分析，并进行可靠性试验，切实可行且达到预期效果，一定程度上提升了发动机整体性能。

[1]周龙保.内燃机学[M].第2版.北京：机械工业出版社，2005.

[2]宗隽杰.曲轴箱通风系统油气分离器的性能研究[J]．内燃机工程，2010，31（2）：86-91.

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