国家四阶段油耗法规、国六排放法规的实施，内燃机节能减排的压力越来越大。各种先进技术的采用一方面增加了内燃机成本压力，同时又不能获得较佳的效果，很多先进技术的性价比不高，缸盖集成排气技术是缸盖铸造技术上的一次大突破，缸盖+排气歧管一体实现集成铸造，目前该技术成为了国六排放标配技术，对发动机冷启动排放降低效果极佳，冷启动时间可以缩短6s。同时可以让发动机高速高负荷工况空燃比提升近15%，实现了节能减排综合效果，最重要的是还可以进一步降低发动机成本（对于一款常规四缸汽油机，成本降低150元左右），在不久的将来，该项技术一定会大范围铺开应用，缸盖集成排气主要设计开发流程如下所述。

　　以缸盖集成排气正向设计为要求，进行正向设计开发流程说明，从指定开发目标，经过设计阶段、CAE分析、实验验证等。

　　缸盖集成排气设计开发首先要完成合理设计，包括气道、燃烧室、尤其是集成排气道，同时要考虑铸造加工工艺性，也要考虑冷却、温度、疲劳等。

　　经过了缜密的设计开发流程，合理的设计方法思路，造就了集成排气缸盖各方面优秀的效果，较佳的效果包括以下几个主要方面，冷启动缩短催化器起燃时间、提升高速高负荷空燃比范围、提升排气温度幅值、降低整机制造成本等，达到进一步节能减排效果。

　　进气道设计包括进气道线型的设计、进气道截面积设计、喷油器安装设计、拔模设计、壁厚设计、流通性校核、滚流比校核等。

　　排气道设计与进气道设计类似，同样包括排气道线型的设计、排气道截面积设计、拔模设计、壁厚设计、流通性校核。

　　目前为实现油耗排放及动力性最佳匹配，内燃机基本都采用高压350bar喷射缸内直喷技术的应用。

　　气道、喷雾最佳设计效果最终体现在燃烧上，燃烧室的设计需要体现最佳的面容比、气流辅助引导、较高的挤气强度，实现这些效果需要活塞顶设计、喷油器位置选配、火花塞位置选配等合理设计。

　　目前国内铸造比较成熟的冷却形式为纵流式，排气集成冷却设计需要关注的是热负荷较高的部位冷却加强，一般集成排气与双节温器联合使用才会达到最佳的冷却和冷启动排放效果。采用了集成排气机构，水流最高点一般都在发动机排气顶部，一般会预留排气孔。

　　目前市场上采用缸盖集成排气技术的的发动机技术一般采用的润滑油路也是具有最佳的油压响应速度，所以基本采用中置VVT布置。

　　缸盖模具设计根据缸盖结构形式，进行模具分块设计，分为气道砂芯模具、水套砂芯模具、油芯砂芯模具、燃烧室钢模，外模。

　　气道的设计是缸盖的重点，进气道设计又是重中之重，所以气道合理设计是保证缸盖性能，提升发动机节能减排效果的重要项。

　　排气道CFD计算分析仅开展流通性计算，排气道性能最主要的是流通性，保证较好的流通性，对于增压发动机，同时也要考察排气道出口流速。

　　缸内流动计算，主要体现了发动机气道、燃烧室、活塞顶等的燃烧系统气流组织性瞬态结果，瞬态滚流比、瞬态湍动能以及最佳发生曲轴转角位置。

　　设计失效模式是保证产品设计成功的主要手段。DFMEA的使用保证了结构风险及时预警，包括缸盖材料使用、喷油器安装要求、关键安装要求、关键配合要求、关键加工要求。

　　集成排气缸盖材料目前集成排气缸盖采用的比较可行的材料执行德国标准，材料的成本主要体现是Al、Si、Cu、Mg，目前热处理等级达到T6～T7。

　　气道芯盒试验验证设计阶段气道性能是否满足要求，气道芯盒试验验证大大降低了缸盖模具风险，缸盖样件气道试验确定缸盖气道量产后性能水平，保证发动机整机性能。

　　冷却流量分配试验，主要是考察水流流动状态,观察是否存在气泡、涡旋死区等，同时测试流量分配，测量水泵供水能力，也具有压力检测能力，可以测量各个关键位置水压力分布。

　　缸盖温度场试验主要考察缸盖可靠性和热疲劳状态，运行发动机测试关键工况，得到缸盖关键部位温度分布。

　　缸盖排气温度试验分为排气气体温度试验和缸盖集成排气关键点温度采集，排气温度决定了空燃比的数据，排气温度低，排气温度余量大，空燃比就越接近标准空燃比，有利于油耗和排放。

　　发动机整机试验主要是考察缸盖集成排气产品的整机性能体现，主要高速高负荷空燃比变稀，有利于排放和油耗。

　　缸盖集成排气技术的发展需要完善的设计开发流程以及相关的实验手段和经验。缸盖集成排气也是新设计开发机型中高频率应用技术，为实现国六排放的节能减排效果起到非常关键的作用和效果。

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