2.1 方案开发和零件结构

在设计阶段就对各种不同结构方案的重量、成本、可制造性及其对发动机运行性能的影响进行了评判。第1种方案将铝气缸体曲轴箱结构改为铸铁薄壁铸造，在其他方案中除了优化薄壁铸造方案之外，在承载区域内改变气缸盖紧固螺栓的布置和长度，并在曲轴箱主轴承连接区域对深裙、带有铝油底壳上体的短裙以及有/无主轴承镶圈的铝主轴承座框架等结构方案（图2-1）进行试验研究。方案比较表明，根据开发目标要求，具有短气缸盖螺栓的最佳深裙薄壁铸造结构的方案5（V5）获得了最佳综合评价。

由于铸铁具有较好的综合性能以及无须使用气缸套，缸心距可从87 mm减小到84.5 mm，再与其他结构设计措施相结合，发动机长度可缩短12.0 mm。图2-2示出了目前开发阶段的铸铁气缸体曲轴箱，其重量与作为比较基准的压铸铝气缸体曲轴箱相差4.4 kg。

图2-1 薄壁铸铁气缸体曲轴箱的设计方案

图2-2 薄壁轻型结构铸铁气缸体曲轴箱的结构特点

由于发动机长度缩短了，能减轻其他发动机零件的重量，而且作为附带效果还开辟了节约成本的潜力，通过诸如曲轴、油底壳、气缸盖和凸轮轴等零件重量的减轻能够使重量差减小到仅1.9 kg（图2-3）。

铸铁薄壁铸造气缸体曲轴箱方案已通过模拟计算在运行负荷下针对结构强度、缸孔变形和热状况等方面进行了优化，其中承载能力起主导作用的主轴承壁区域针对减轻重量进行持续不断的开发，而气缸工作表面在安装应力和热负荷下最小的缸孔变形，以及气缸盖密封垫上的压力分布则是重要的优化准则。方案V在所有这些准则中都达到或超过了这些目标值。

图2-3 铝和铸铁气缸体曲轴箱重量的比较