一種防傾斜式油箱設(shè)計(jì)

關(guān)勇 趙偉偉 熊碧君

摘 要：軍用越野汽車燃油箱的長(zhǎng)度一般都比較長(zhǎng)。當(dāng)車輛在上坡或下坡時(shí)，燃油箱中的燃油會(huì)流到一側(cè)，這時(shí)燃油箱中可能還有不少的燃油卻吸不到油，造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，這樣對(duì)于車輛是非常危險(xiǎn)的。針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)了一種新型的高容積利用率油箱可以大大改善車輛上下陡坡時(shí)吸不到油的情況，提高了車輛在復(fù)雜道路上行駛的安全性。通過(guò)制作樣品進(jìn)行了驗(yàn)證，取得了比較好的效果。

關(guān)鍵詞：高容積利用率;燃油箱

中圖分類號(hào)：V228.1+1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）05-90-03

Abstract： Generally oil tank of ?military ?cross-country trucks are ?relatively longer. When vehicles are going up the slope or going down， the oil will go to one side of the oil tank. Although there are a lot of oil in the oil-tank， but the motor can't inhale the oil and the motor perhaps to be shut off. This is very dangerous to vehicles. In order to solve this problem we designed a high-volume- availability oil tank which can greatly improved the state which the motor can't inhale the oil on the slop. It can also enchance the safety of vehicles which travel in complicated roads. We made samples to test and verify， obtained a good consequence.

Keywords： High-volume- availability; Oil tank

前言

軍用越野汽車具有裝載質(zhì)量大，續(xù)駛里程長(zhǎng)，行駛道路條件差異大的特點(diǎn)。因此軍用越野汽車的燃油箱一般容積都比較大，至少在3-4百升，甚至5-6百升或更大。而且軍用越野汽車對(duì)越野性能的要求比較高，要求油箱的離地間隙比較大，這就使得油箱的長(zhǎng)度一般都比較長(zhǎng)。當(dāng)車輛在上陡坡或下坡時(shí)，油箱發(fā)生傾斜時(shí)，燃油會(huì)流向油箱的一端，即使油箱中還有1/4～1/3油時(shí)也可能吸不到油，造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，這樣對(duì)于車輛是非常危險(xiǎn)的。軍用越野車輛要適應(yīng)各種道路行駛，現(xiàn)有的普通燃油箱存在一定的缺陷。針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)了一種新型的高容積利用率油箱可以大大改善車輛上下陡坡時(shí)吸不到油的情況，提高了車輛在復(fù)雜道路上行駛的安全性。

1 問(wèn)題的提出

軍用越野車要求車輛的最大爬坡度是60%，折合成角度約為31°。如圖1所示。也就是說(shuō)，軍用車輛必須保證在爬31°坡時(shí)車輛可以正常行駛。

這不僅要求車輛的動(dòng)力性要滿足要求，同時(shí)，還要求燃油系統(tǒng)在爬坡時(shí)要保證對(duì)車輛燃油的供應(yīng)。如果車輛在上坡時(shí)，燃油不能保證供應(yīng)，發(fā)生斷油現(xiàn)象從而車輛會(huì)造成熄火，即使動(dòng)力性再?gòu)?qiáng)也無(wú)法發(fā)揮。

普通燃油箱的結(jié)構(gòu)如圖2所示，油箱的中間有兩個(gè)隔板，它的作用是增強(qiáng)油箱殼體的強(qiáng)度，同時(shí)可以防止車輛在行駛過(guò)程中車輛加速和減速時(shí)燃油的晃動(dòng)對(duì)油箱殼體的沖擊。

普通油箱隔板上有很多連通孔，它是為了保證油箱各腔之間的連通。因此，普通的燃油箱實(shí)際上互相連通的。當(dāng)油箱發(fā)生傾斜時(shí)，燃油會(huì)流到油箱的一側(cè)。這時(shí)當(dāng)油箱中的油不多時(shí)，油量感應(yīng)器很可能吸不到油，如圖3所示。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們提出了一種防傾斜式油箱的設(shè)計(jì)，大大改善了車輛上下陡坡時(shí)吸不到油的情況，提高了車輛在復(fù)雜道路上行駛的安全性。

2 防傾斜式油箱設(shè)計(jì)方案

根據(jù)我公司燃油箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種的防傾斜式油箱，其結(jié)構(gòu)如下圖4所示。該油箱是在普通油箱的兩個(gè)隔板之間再增加兩個(gè)帶有單向閥的隔板，將燃油箱分為油箱前腔、吸油腔、油箱后腔三個(gè)腔。油量感應(yīng)器位于油箱的中部的吸油腔內(nèi)。吸油腔單向閥的導(dǎo)通方向均指向吸油腔內(nèi)側(cè)，帶單向閥隔板的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

當(dāng)油箱中的油較多時(shí)，吸油不存在問(wèn)題。當(dāng)油箱中的油量低于油箱一半時(shí)，在上坡的路上，此時(shí)，油箱發(fā)生傾斜。前部的帶單向閥的隔板上的四個(gè)單向閥打開(kāi)，油箱前腔的油就會(huì)經(jīng)過(guò)四個(gè)單向閥和一個(gè)連通孔進(jìn)入到吸油腔，同時(shí)，吸油腔后部的隔板上的單向閥關(guān)閉，僅有連通孔與油箱后腔連通。此時(shí)，前腔有五個(gè)孔打開(kāi)向吸油腔輸油，吸油腔中的油僅有一個(gè)孔向后腔流出。按照通流面積計(jì)算，流入吸油腔的燃油是流出吸油腔燃油的5倍以上。這樣，當(dāng)油箱傾斜時(shí)吸油腔中的油不僅不會(huì)減少，反而會(huì)增加，使吸油腔內(nèi)的油面上升，從而保證吸油腔中的油量感應(yīng)器可以吸到油。同理，當(dāng)車輛下坡時(shí)，油箱后腔的油大量進(jìn)入吸油腔，只有少量油流出。這樣，只要油箱發(fā)生傾斜，吸油腔的油量都會(huì)增加。而且，吸油腔尺寸相對(duì)較小，按上圖的油箱實(shí)例中只有200mm，前后腔的尺寸大概在600mm左右。前后腔的油進(jìn)入吸油腔后，會(huì)使油面得到較大升高以保證供油，如圖5所示。

隔板下部除了設(shè)置有單向閥，還設(shè)置有一個(gè)聯(lián)通孔。連通孔的作用是保證在加油時(shí)各腔之間的連通。假設(shè)油箱的加油口位于油箱的前腔，此時(shí)如果油箱隔板上沒(méi)有連通孔，新加入的燃油只能進(jìn)入到吸油腔，而無(wú)法進(jìn)入到油箱后腔。當(dāng)加入的燃油高度達(dá)到隔板中間連通孔的高度時(shí)，燃油才會(huì)進(jìn)入到油箱后腔中。同理，如果加油口位于油箱的后腔，燃油也無(wú)法進(jìn)入到油箱前腔。只有當(dāng)加油達(dá)到中間連通孔的高度后，才能進(jìn)入油箱前腔。因此，為了保證油箱中三個(gè)腔之間的連通，隔板上設(shè)置了一個(gè)連通孔。

但是，增加的連通孔會(huì)使一部分燃油流出吸油腔。由于單向閥的數(shù)量和孔徑都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于連通孔，流入吸油腔的燃油也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流出吸油腔的燃油。這樣還是會(huì)使吸油腔中的燃油增加，大大改善油箱傾斜時(shí)油箱的吸油狀況。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)加油時(shí)的加油槍的流量盡量減小連通孔的直徑，使連通孔僅夠保證油箱內(nèi)部各腔之間的連通即可。當(dāng)車輛回到水平路面時(shí)，燃油又可以通過(guò)連通孔使得油箱的三個(gè)腔之間的燃油保持油面高度一致。這樣，油量感應(yīng)器所顯示的油量依然是油箱準(zhǔn)確的油量。

3 單向閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

這種改進(jìn)的方案主要是在普通油箱中間增加了兩個(gè)帶單向閥的隔板。要想使這種方案在實(shí)際中得到應(yīng)用，關(guān)鍵是單向閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足生產(chǎn)的需要和結(jié)構(gòu)功能的要求。單向閥的閥口處可增加密封材料，這樣即有利于閥口的密封，又可緩沖車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)單向閥閥片對(duì)閥口的沖擊。單向閥位于隔板的最下端，通常情況下單向閥都浸泡在燃油中，車輛在行駛的過(guò)程中，燃油對(duì)單向閥的閥片就可以起到緩沖和減震的作用。因此，在隔板上增加單向閥在使用的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生噪聲或沖擊。

新增隔板的安裝方式與原普通隔板的安裝方式相同，結(jié)構(gòu)上只是將原來(lái)的油箱隔板下部的連通孔改為若干個(gè)單向閥，從加工上完全是可以實(shí)現(xiàn)的，從而確保了這種油箱在生產(chǎn)上的可行性。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 樣品制造

我公司2018年有2輛樣車要進(jìn)行5000km路試，驗(yàn)證一些新型結(jié)構(gòu)。我們將該結(jié)構(gòu)的油箱做成樣品進(jìn)行試驗(yàn)，以驗(yàn)證其在正常行駛和爬坡時(shí)的相關(guān)性能。下圖6為我們做的防傾斜式油箱樣品。

樣品油箱共2件，其中1件樣品正面朝上，1件正面朝下。油箱表面均未涂漆。在油箱中部增加了2個(gè)帶單向閥的隔板，原油箱隔板仍然保留，隔板位置如圖6上所示。

4.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

試驗(yàn)要求：

（1）道路行駛中觀察燃油供給系是否能正常工作，油箱內(nèi)部是否有異響，油量表是否顯示準(zhǔn)確;

（2）車輛靜止，在燃油余量剩余20%時(shí)，卸下油箱，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，將油箱分別向前、向后縱向傾斜31°，使燃油積沉至油箱一端（前端或后端），并靜態(tài)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)10min以上，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)是否工作正常，油量表是否會(huì)發(fā)生變化。

檢驗(yàn)結(jié)果：

（1）道路行駛中，兩個(gè)油箱樣品被裝配在兩輛試驗(yàn)樣車上，經(jīng)過(guò)5000km的各種道路行駛試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)油箱異響，使用情況良好。

（2）保持油箱管路連接，拆下油箱，將燃油箱排空后加注80L燃油。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，分別使燃油箱向前、向后傾斜31°后，發(fā)動(dòng)機(jī)分別運(yùn)行40分09秒、40分20秒后仍未熄火，故結(jié)束試驗(yàn)。

通過(guò)對(duì)2輛份樣車防傾斜式油箱的試驗(yàn)，驗(yàn)證了該型油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可行的。普通油箱在加注80L油，傾斜31°時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不超過(guò)5分鐘，而防傾斜式油箱可運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間超過(guò)40分鐘，防傾斜的效果是非常明顯的。

5 結(jié)論

通過(guò)在長(zhǎng)燃油箱中間增加兩個(gè)帶單向閥的隔板，將燃油箱分成油箱前腔、吸油腔、油箱后腔三個(gè)腔，且單向閥的導(dǎo)通方向均指向油箱中部的吸油腔。使得油箱不論是上坡還是下坡，都會(huì)使吸油腔中的燃油增加，從而大大改善車輛上下陡坡時(shí)吸不到油的情況，提高了車輛在復(fù)雜道路上行駛的安全性。通過(guò)制作樣品油箱對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證，取得了比較好的效果。