乘用車排氣系統(tǒng)氣密性研究

胡光輝，李偉波，嚴鑫映，張利

（1.安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601；2.東風(fēng)本田汽車有限公司，湖北 武漢 430056）

乘用車排氣系統(tǒng)氣密性研究

胡光輝1，李偉波2，嚴鑫映1，張利1

（1.安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601；2.東風(fēng)本田汽車有限公司，湖北 武漢 430056）

文章系統(tǒng)的分析了乘用車排氣系統(tǒng)氣密性的法規(guī)要求和現(xiàn)狀。為應(yīng)對嚴格的排放和環(huán)保法規(guī)要求，以某款SUV車型為例，展示如何控制排氣系統(tǒng)的氣密性，并提供一種測試標準，滿足車輛的設(shè)計要求，文章可對排氣系統(tǒng)的泄漏量的控制和試驗起到參考作用。

排氣系統(tǒng)；氣密性；泄漏量；排放法規(guī)

CLC NO.:U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)15-19-03

引言

乘用車（轎車）為人們的出行帶來極大的方便，但另一方面，隨著社會的進步和人們對高品質(zhì)生活的需求，轎車所產(chǎn)生的排放、噪音等問題也越來越突出；為控制轎車的負面影響，各國政府制定越來越嚴苛的法規(guī)；GB18352.3-2016中國第六階段排放限值已經(jīng)發(fā)布，2020年07月01日實施[1]。根據(jù)歷史經(jīng)驗，北京等個別城市肯定會提前實施國Ⅵ（京Ⅵ）排放標準。

汽車尾氣排放水平取決于發(fā)動機、整車的匹配標定，但排氣系統(tǒng)是標定結(jié)果的運用載體，如果氧傳感器之前的氣密性得不到保證，整車的尾氣一樣會超標，無法通過排放檢測。

本文從排氣系統(tǒng)的功能入手，分析國內(nèi)法規(guī)要求、對比整車企業(yè)內(nèi)部氣密性標準，并分析總結(jié)。最后以某款SUV車型為例，提供氣密性標準和重點控制要素，對如何控制汽車排氣系統(tǒng)氣密性起到參考作用。

1 排氣系統(tǒng)氣密性問題

1.1 典型的乘用車排氣系統(tǒng)

圖1 排氣系統(tǒng)組成Fig.1 Exhaust system components

排氣系統(tǒng)可以按照溫度高低分成熱端與冷端[2]，見圖1所示。離發(fā)動機近的部分叫熱端，一般包括排氣歧管、波紋管、各級催化器等。當氣體離發(fā)動機越遠，溫度就越低。冷端包括前消音器、后消音器、中間管道和尾管等。實際工作中，一般將最后一個氧傳感器后的排氣法蘭，為熱端與冷端的分界點。

排氣系統(tǒng)冷、熱端功能不同，熱端零部件主要負責(zé)解決整車排放問題，冷端主要負責(zé)降低排氣噪音。

由于催化劑的空燃比特性[3]，特別是具有反饋功能的閉環(huán)燃油電控系統(tǒng)，必須保證氧傳感器前的氣密性。試驗結(jié)果顯示，如果排氣系統(tǒng)熱端漏氣，會增加尾氣中的氧氣濃度，從而使空燃比偏稀，對NOX轉(zhuǎn)化率大大降低[3～4]。就會就導(dǎo)致尾氣排放超標，見表1所示；因此必須控制排氣熱端組合件的氣密性。

1.2 排氣氣密性法規(guī)和各企業(yè)標準

GB/T18377-2001中對催化器密封性（排氣熱端）要求：在樣品內(nèi)施加200kPa空氣，測30s內(nèi)的壓力下降值≤10kPa[6]；僅僅是對零部件的要求。

QC/T631-2009中對排氣系統(tǒng)冷端的密封性要求[7]：消聲器內(nèi)相對氣壓穩(wěn)定在(30±1)kPa時，消聲器泄漏量≤30L/min，如果有兩級以上，前級漏氣量≤20L/min，總漏氣量≤50L/min。汽車行業(yè)標準只針對排氣冷端氣密性，同樣不完整。

整車廠的排氣系統(tǒng)氣密性更加詳細些，提供部分整車廠排氣系統(tǒng)的熱端、冷端的氣密性要求，見表2所示。

表2 不同整車廠的排氣系統(tǒng)氣密性標準Tab.2 Standard for exhaust system leakage in different OEMs

2 排氣系統(tǒng)氣密性分析

GB/T18377僅規(guī)定了檢測催化器零部件本身的氣密性，對整個排氣熱端組合件的氣密性沒有要求。至于氧傳感器前的氣密性，是否影響排放測試結(jié)果，由整車企業(yè)負責(zé)保證，國家標準只關(guān)注最終結(jié)果，即車輛的最后排放是否合格。

QC/T631僅規(guī)定了排氣冷端，消聲器的氣密性，而且這個泄漏量的標準不夠精細化；消聲器的殼體多種封裝方式如：沖壓、焊接、卷筒等，每種工藝所產(chǎn)生的泄漏量是不一樣的，而且泄露量的標準值太大，按這個標準生產(chǎn)出的消聲器在實際使用中，會有成串的水滴泄露出，引起顧客抱怨。而且QC/T631企標缺少對排氣熱端泄漏量規(guī)定。

整車企業(yè)的氣密性標準相對國標、企標更精細，按功能分為熱端、冷端，設(shè)定不同的泄露量限值；為了通過排放限值，標準也更嚴格。但可以看到，因為國標、行業(yè)標準的缺失，每個企業(yè)從自身出發(fā)，當然制定的標準都不一致，如果一個排氣系統(tǒng)廠家配以上所有整車廠，對排氣系統(tǒng)廠家來說，浪費試驗資源和精力，不利于產(chǎn)業(yè)鏈的融合。

3 排氣系統(tǒng)氣密性總結(jié)與對策

通過以上對排氣系統(tǒng)熱端、冷端所擔負功能的梳理，研究對比了排氣系統(tǒng)不同的氣密性標準；實際應(yīng)用中，依據(jù)排氣系統(tǒng)在工作中實際工況條件，在某款SUV研發(fā)過程中，從排氣系統(tǒng)功能出發(fā)，從可能產(chǎn)生泄露的制造工藝和泄露位置入手，確定其排氣系統(tǒng)氣密性設(shè)計標準，見表3。

表3 某SUV車型排氣系統(tǒng)氣密性Tab.3 A SUV vehicle exhaust system leakage

表4 組合件的技術(shù)要求Tab.4 The technical requirements of the assembly

除了要控制排氣系統(tǒng)中每段零部件本身氣密性外，提出要特別關(guān)注組件的連接處氣密性，即法蘭與密封墊處，見表4。

通過分析國家相關(guān)標準和整車企業(yè)排氣泄露量的標準，設(shè)定某SUV車型排氣系統(tǒng)熱端、冷端的氣密性要求，并提出組合件的零部件密封面的技術(shù)要求，從而使某小型SUV在多次排放摸底中，都能一次通過尾氣排放測試。

4 結(jié)論

本文對比研究了國標、汽車行業(yè)標準和企業(yè)標準的排氣系統(tǒng)氣密性技術(shù)要求，并根據(jù)排氣系統(tǒng)熱端、冷端功能的不同，結(jié)合實際工藝制造、工況條件，以某款SUV車型為例，提供一種排氣系統(tǒng)氣密性標準和部分重點控制要素。后期的尾氣排放試驗證明，該標準可以大大提高工作效率，降低實驗成本，縮短開發(fā)周期。本文可對汽車排氣系統(tǒng)的氣密性設(shè)計起到參考作用。

[1] GB18352.6-2016,輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)[S].

[2] 龐劍,剛,何華.汽車噪聲與振動[M].北京:北京理工大學(xué)出版,2006.

[3] 劉錚.王建昕.汽車發(fā)動機原理教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.

[4] 劉雪芳.李巖等.汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器性能影響因素及其應(yīng)用問題分析[J].內(nèi)蒙古公路與運輸,2001,04:41-43.

[5] GB18352.5-2013,輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第五階段)[S].

[6] GB/T18377-2001,汽油車用催化轉(zhuǎn)換器的技術(shù)要求和試驗方法[S]. [7] QC/T631-2009,汽車排氣消聲器總成技術(shù)條件和試驗方法[S].

Researchon Air tightness of passenger car exhaust system

Hu Guanghui1, Li Weibo2, Yan Xinying1, Zhang Li1
( 1. Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601; 2. Dongfeng Honda AutomobileCo., Ltd, Hubei Wuhan 430056 )

The paper systematically analyzes the requirements and status quo of the airtight system of passenger car exhaust system. In order to meet strict emissions and environmental regulations, take a SUV car as an example, showinghow to control the air tightness of the exhaust system and provide a test standard to meet the vehicle design requirements. This paper can play a reference role in the exhaust system of leakage control and experiment.

Exhaust system;Air tightness; Leakage;Emission regulations

U462.1

A

1671-7988(2017)15-19-03

胡光輝（1981-），男，工程師；主要從事乘用車進排氣系統(tǒng)的設(shè)計、NVH調(diào)音工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.007