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汽车油箱的材质有哪几种,有什么技术特点?

2020-11-13 08:32    艾森ECU升级(北京运营中心)

不管是电视还是电影,经常看到汽车碰撞之后着火、爆炸的场景,不少车主行车时都心惊胆战,就怕这个不定时“炸弹”爆发一下。也有人说,油箱会不会爆炸和材质有关,这是真的吗?今天咱们就来聊聊这个话题。
现在的汽车油箱大致分为两大类材质,一种是金属油箱,一种是工程塑料油箱。金属油箱一般是铁质,有的是焊接,也有的一体成型。而工程塑料油箱,工艺相对简单,重量相对比较轻,耐腐蚀性比较强,而且成本比较低,因此它的出现,很快就被大量使用。


金属材质油箱

金属质料工程塑料仅从质料方面直观的举行感觉,也能够或许大片面人会觉得金属油箱更“钢”,工程塑料油箱往往会差许多。但是金属油箱根基曾经被乘用车镌汰,现阶段惟有大型客货车还在应用铁质或铝制油箱,这是为何呢?离地间隙与油箱地位一般小微型载客汽车的车型涵盖:轿车,SUV,MPV等,这些车辆的油箱均结构在底盘下方,而车辆的离地间隙往往惟有15~20厘米,并且这是空车的尺度。另外客货车的油箱容积动辄上千升。超大容量即是柴油超大的分量,应用工程塑料油箱很难保证在加注满后油箱不会过分形变。
铁质油箱在卡车上的使用时间非常长,从卡车刚一诞生就被使用。它最大的优点是价格便宜,便于制造。因为铁质金属材料的加工对人类来说最为简单,无论是生产原材料还是加工焊接都是如此。其次铁质油箱强度足够高,可以经受非常强烈的冲击而不易破损,这对于长期奔波在路上,随时都会面对事故威胁的卡车来说非常重要。凭借着质优价廉的特点,铁质油箱被广泛地使用在各种卡车上长达数十甚至上百年之久,直至现在还有不少车型在继续使用铁质油箱。但除了上述的优点,铁质油箱还有着更为致命的缺点,那就是抗腐蚀性能很差,容易生锈污染燃油。正是因为这个缺点,铁质油箱目前已经基本被淘汰。因为发动机进入电控高压共轨时代以后,燃油系统越来越精密,燃油内稍微有些杂质就会导致昂贵的喷油器损坏甚至报废。

 

 

金属油箱也分为两品种型,下品质的是铁质油箱,这种质料的油箱由于防锈才气过差,在潮湿情况中应用时间太久容易穿透漏油;同时铁质油箱的耐蚀性较差,柴油适应性也很差。因此80%以上的大型客货车都接纳铝制油箱,铝材的防锈气与防侵蚀都要强得多。

说完金属材质油箱再说塑料材质

关于油箱的发展历程,我们大致可以得出三个阶段,从金属油箱到塑料油箱,从单层塑料燃油箱到多层塑料油箱。你可能会问,为什么会出现多层油箱,这还要从塑料油箱的短板聊起。

塑料油箱并完美无缺的,比如它在耐燃油渗透性方面要比金属油箱要差一些。大家平时可能不太关注耐燃油渗透性,它说的是,由于在行驶过程中油箱内部压力的不断变化,燃油分子有向塑料油箱外部扩散渗透的趋势。

国六排放法的整车排放限值要求为700毫克/天。但由于HDPE材料本身分子结构的原因,单层的塑料油箱无法有效阻挡燃油分子渗透,无法满足法规要求。为了解决渗透性问题,现在的塑料油箱均采用了中间带有阻隔层的多层壳体结构。

 

塑料油箱中间的阻隔层为EVOH(乙烯/乙烯醇共聚物)对汽油分子有非常的阻隔性,能极大提升塑料油箱的抗渗透性。 

 

塑料油箱的安全性和产品性能

了解了塑料油箱的发展历程,关于它的使用优势,以及消费者存在的一些担忧,我给大家做了以下梳理。

1) 碰撞安全性和防火性能

相比塑料,金属材料的扎实感会给人带来安全感。当发生追尾或者碰撞事故时,油箱受到冲击可能会挤压变形甚至破裂,一旦漏油被引燃后果不堪设想。

由于金属和塑料的材料性质差异,在受到冲击时两者所展现的情况肯定是不一样的。

但与我们想象中不同,金属油箱一般是焊接而成的,焊接处是最薄弱的地方,在受到撞击时焊接处反而更容易发生断开破裂,更重要的是金属碰撞容易会产生火花的,这一点非常的危险。因此通常金属油箱会位于前后轴之间,减少追尾或者正碰时油箱受到挤压进而燃烧爆炸的风险。

塑料油箱因为使用高性能工程塑料作为原材料,有不弱于金属材料的抗冲击能力。更重要的,塑料油箱是一体吹塑成型制作出来,也就是像鸡蛋壳一样,严丝合缝的,在-40℃和+90℃的极限温度下仍然可以保持不错的弹性和刚性,这是金属油箱不具备的优点。

当然理论还得实际测试论证才行,为了验证油箱的抗击能力,在产品开发时就会进行一些冲击试验,比如抗冲击性试验、角锤冲击试验等,就是用来评价经受外部能量冲击后,油箱是否还能保持完整无缺。

抗冲击性试验,是为了验证受到猛然的正面撞击后油箱是否会破裂。需要将塑料油箱固定置于滑轨上,然后通过液压线性作动器对油箱正面和反面进行冲击测试,最大冲击加速度可以达到100G。

角锤冲击,是为了考核塑料油箱的耐低温冲击性能。塑料油箱会置于-40℃低温环境箱保持24h,接着用角锤冲击试验仪以30J能量冲击油箱易损伤部位。

考虑到会遭受外界起火的极端情况,塑料油箱还进行了耐火性试验。即使万一塑料油箱真的不慎着火燃烧了,油箱也只会逐渐开始融化,根本没有足够的时间受热膨胀而发生爆炸,所以大家完全不需要对塑料油箱的安全性所担心。

燃油箱经过预热后,会直接暴露在自由燃烧的火焰上60s, 接着加上阻燃隔离罩进行间接燃烧,完成所有的步骤后,再观察燃油箱的泄露情况。

2) 产品性能

安全性虽然是我们首先考虑的因素,但也不能以牺牲产品质量为代价。油箱由金属材质过渡到塑料材质,哪些性能会受到影响呢?

汽车燃油箱按材料的不同一般可分为单层塑料油箱,多层塑料油箱以及金属油箱,通过对不同材质油箱的特点,可以发现塑料油箱的抗腐蚀性非常的优秀。

金属油箱生锈不是新鲜事儿,虽然表面经过了镀镍锌处理,但因为位于车底,剐蹭在所难免,生锈因此很常见;另外汽油中常常混有杂质,经过长时间的浸泡后金属钢材可能会被逐渐腐蚀而产生杂质,进而可能堵塞油路。

相比之下,塑料油箱因为对酸、碱、盐等抗腐蚀能力远大于钢板,十分适宜在污染较大的区域使用。

虽然金属和塑料的材料特性的差异,导致油箱产品在性能上会有所不同,塑料油箱代替金属油箱并不会降低油箱的性能。进入市场前都需要进行严格的性能检测,比如燃油箱盖的密封性、振动耐久性试验、耐压性试验等多项试验,为的就是保证它足够可靠。

振动耐久性试验:往油箱中加入额定容量的水,密封好所有的进、出口,然后在水平和垂直方向分别进行振动耐久试验,需要观察油箱是否有破裂和泄露。

因为是与地板连接,油箱受到的振动冲击还是很强烈的,这类测试很有强的实际使用参考意义。

耐压性试验:往油箱中加入额定容量的水,保持50℃的环境温度,密封好所有的进、出口,向油箱施加30kPa的压力,保持压力5小时,需要检查油箱是否泄漏。

就好比人的肺部,大家也会担心油箱会不会经受不住压力,哪天给泄气了。耐压测试就是用来评估油箱的密封性是不是足够好,够不够抗压。 

 

汽车的塑料化当下已经成为了一大发展趋势,车用的材料也逐渐从金属向塑料过渡,要知道塑料可比金属要轻很多,可以很大程度减轻车体的重量,同时还可以降低制造成本。

20世纪70年代时塑料使用量占汽车总质量的比例只有2%~3%,到现在已经达到翻了几倍达到了8%~10%。可以说,一辆车的塑料使用量越多,是汽车制造技术更先进的体现之一。

从油箱的升级过程,我们就可以看到汽车技术发展的缩影。虽然塑料材质看起来会给人的廉价的感觉,但用于造车的工程塑料全都是经过严格性能考验的,大可不必“谈塑色变”。 

 

 

 

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