某重型柴油发动机排气歧管优化设计

(江铃汽车股份有限公司，南昌 330030)

0 引言

近年来随着发动机升功率不断升高、排放法规日趋严格，发动机排气温度也在不断升高，排气歧管的可靠性受到极大冲击。本文针对某开发中的重型国六柴油机排气歧管出现开裂问题进行了系统排查，并针对开裂的根本原因提出改进方案，使排气歧管通过发动机可靠性耐久试验及其他耐久试验。

1 问题描述

某开发中的重型国六柴油机，其排气歧管采用3段式结构设计。在发动机2 500 h负荷循环台架耐久试验中，中段排气歧管在耐久试验进行至400 h出现管壁裂纹，裂纹位置为支撑筋两端与管壁连接处，如图1所示。该发动机的涡前排气温度限值为700 ℃，试验过程中排气温度未超过限值，也无螺栓松脱。

图1 排气歧管裂纹位置

2 根本原因分析[1]

2.1 开裂部位铸造缺陷

耐久试验前，所有的排气歧管样件100%通过X光探伤，无内部铸造缺陷。对故障件断层进行缺陷分析，未发现铸造缺陷，裂纹断层情况如下图2所示。

图2 裂纹断层情况示意

2.2 开裂部位壁厚

对开裂位置周边壁厚进行检查，共检查13处，检查结果如表1所示。由表1可见，开裂位置周边壁厚符合技术要求，无壁厚偏厚或偏薄区域。

2.3 材料成分

排气歧管采用高硅钼球墨铸铁材料，在开裂区域附近取样，检测其材料成分，结果如表2所示。Si、Mo含量对材料耐高温影响明显，需要严格控制。排气歧管开裂部位本体材料化学成分满足设计要求，尤其是Si、Mo含量均满足要求。

2.4 金相组织

对故障件开裂部位取样，检测其金相组织，结果如表3和图3所示。……