排气系统密封垫设计

【摘要】本产品提供了一种应用在机动车辆发动机领域的排气系统密封装置。密封装置由301H板密封垫片和柔软石墨组成的三道密封材料构成，密封垫片套装在排气管上，软质密封垫片分别与排气管法兰、消声器法兰贴紧，排气管法兰与消声器法兰通过螺栓组件连接。本产品的技术方案，采用面密封，密封性能良好，不容易发生泄漏，安装后不容易松动，使用寿命长。

【关键词】密封垫片

1.前言

消声器衬垫是汽车排气系统密封的主要零部件之一，在排气系统中主要用于控制催化器法兰盘与消声器法兰盘之间的间隙，保持排气管路的密封性，如图1所示。在汽车的装配过程中，消声器衬垫的种类和尺寸一般都要进行严格选择，保证排气系统的密封性。具体来说，衬垫对于整车性能的影响主要体现在以下几方面：

①有利于成型加工；②有利于降低成本，节约原材料；③不含石棉等有害物质；④符合ELV原则；⑤密封性能满足装配一致性，且良好。以上是目前市场上使用的各种排气系统密封衬垫。

2.现用密封衬垫介绍

下图是目前某车型所使用的消声器衬垫，其结构设计具体如下：

1、双层0.25mm厚的301H板组合而成；

2、靠一圈直径为62mm的凸起密封，属于线密封；

3、密封圈加工过程涉及到模具开发，较为繁琐：

此种结构有以下几点不足之处：

（1）虽结构简单、形状对称，但制造过程需要开发模具，成本较大。

（2）双层301H板中间无任何缓冲物质，靠一圈凸起起到线密封作用，当排气系统前后法兰盘平面度出现误差的情况下，因无缓冲性能，无法抵消误差而导致密封不良的情况出现。

（3）不能保证装配一致性：此种衬垫两定位孔直径为直径较配合螺栓直径为要稍大一点，孔与螺栓配合产生一定间隙，当螺栓螺纹侧压衬垫定位孔安装时，起密封作用的凸起会错位到排气管孔内部，不会与法兰盘相接处，密封性能失效。

3.衬垫结构优化

将现使用衬垫结构进行优化，如下图所示：

优化后消声器衬垫有以下几个提升：

（1）由线密封变更为面密封，装配过程中有效避免了因装配一致性不足而导致的漏气问题；

（2）双层301H板中间增加1mm厚的石墨物质，起到一定的缓冲作用，避免由法兰盘平面度误差带来的不足；

（3）加工方便，无需开发模具，节约成本。

4.排气管路衬垫漏气案例简介

某车型消声器衬垫漏气， 对故障件确认：密封环（凸起）作用失效，定位孔附近有螺纹压痕；消声器衬垫依靠中间凸起（环状）密封，由故障件可确定密封环一端压平、另一端熏黑且未压平，密封环作用失效；且两端定位孔由于装配问题有螺纹压痕；初步断定，装配达不到一致性，导致密封环跑偏，密封作用失效

装车验证装车时，当定位孔直径边缘与螺栓边缘紧贴装配时，衬垫本身受重力作用会整体下移0.7mm（因定位孔与螺栓配合位置有间隙），而密封圈凸起直径只比排气管孔径大2mm，也就是密封圈凸起位置会下移1mm；衬垫凸起（密封环）与排气管只差0.3mm，当定位孔被螺栓孔螺纹侧压时，就会导致密封环部分不能与法兰面接触，最终密封失效。

通过以上分析，得出以下结论：1.衬垫由两层钢板组合而成，中间无任何缓冲物质，当出现法兰盘平面度有误差的情况下，密封作用失效；2.衬垫定位孔直径比螺栓直径大，当螺栓侧压定位孔时，密封环（凸起）跑偏，致使装配达不到一致性，密封失效；

5.总结

以上通过实例说明了汽车排气系统连接装置在设计时应该注意避免的一致性方面的缺陷。产品的形状和结构将影响产品性能的不稳定性和经济成本，形状和结构设计的越简单，质量就越有保证。