油箱燃油加注問題失效分析與改進(jìn)

戴釗，王廷，劉婧

（陜西重型汽車有限公司質(zhì)量管理部，陜西 西安 710200）

引言

汽車作為人類重要的交通運(yùn)輸工具，隨著國民經(jīng)濟(jì)逐漸發(fā)展，客戶對(duì)商用車性能的要求也越來越高，推動(dòng)著汽車向更高效、更安全、更舒適的方向發(fā)展。影響汽車動(dòng)力的一個(gè)重要的零部件就是油箱，它作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)的核心零部件，是確保整車動(dòng)力可靠的關(guān)鍵因素。整車油箱燃油的加注量是影響整車?yán)m(xù)航里程的關(guān)鍵指標(biāo)，若油箱燃油加注量無法滿足設(shè)計(jì)要求，可能會(huì)造成整車因燃油不足無法正常運(yùn)行，故油箱燃油供給系統(tǒng)可靠性顯得尤為重要。近兩年某重卡車型的市場銷量不斷增長的同時(shí)，與之配套的油箱總成在加油時(shí)頻繁出現(xiàn)跳槍、燃油加不滿的現(xiàn)象，增加加油次數(shù)且影響用戶車輛出勤效率，引起用戶嚴(yán)重的抱怨。為了解決油箱燃油加注遇到的諸多問題，開展了油箱總成的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

1 油箱液面測量方法及燃油加注跳槍原理

1.1 油箱液位測量方法

我公司整車油箱液位測量方法為浮子法。這種方法主要是通過浮子會(huì)隨著郵箱內(nèi)的燃油量減少液位變低而降低的原理來測量的。具體測量方法為當(dāng)油箱內(nèi)的油量在增加或者在減少時(shí)，浮子會(huì)隨著液位變化而變化。隨著浮子的變化，浮子帶動(dòng)的電阻元件也會(huì)變化。而當(dāng)油箱中的燃油即將用完時(shí)，油箱中的液位將會(huì)變得很少，所以油箱內(nèi)的浮子也會(huì)隨液位降低，也就帶動(dòng)了浮子上的電阻，在這個(gè)時(shí)候電阻阻值將會(huì)變得很大。在電路變得很大的情況下，電流會(huì)變得很小，指針會(huì)指向油量小的一邊。而當(dāng)油箱中在加油時(shí)，隨著油量的增加，液面會(huì)逐漸升高，隨著液面的提高，浮子也會(huì)提高并且?guī)е娮枳柚底冃　Ｔ谶@種情況下電流會(huì)變大，而指針也會(huì)指向油量多的那一邊。

1.2 燃油加注跳槍原理

燃油加注跳槍的原理，當(dāng)扳動(dòng)加油槍手柄，主閥在頂桿的推動(dòng)下被打開，壓力油通過主閥，并推開真空閥，從出油管向容器注油，并在負(fù)閥處產(chǎn)生負(fù)壓。由于該處經(jīng)通氣管及出油管管口小孔與大氣相通，空氣通過小孔進(jìn)行補(bǔ)充。在燃油加滿時(shí)，槍口小孔被燃油淹沒，空氣無法補(bǔ)入，形成負(fù)壓，使與此相通的橡膠側(cè)移，帶動(dòng)卡針脫開，自控桿下移，手柄機(jī)構(gòu)失去了平衡，主閥關(guān)閉，停止供油，完成自封過程。

2 問題概述

2016年市場反饋燃油供給系統(tǒng)失效問題，主要表現(xiàn)在油箱加滿時(shí)，儀表油箱顯示未滿。經(jīng)走訪服務(wù)站對(duì)標(biāo)分析，確定此問題因油箱無通氣孔造成，基于安全考慮，加油跳槍后，需預(yù)留5%以上的膨脹空間，經(jīng)對(duì)現(xiàn)生產(chǎn)的車輛600L無通氣孔油箱加注量進(jìn)行確認(rèn)，無論是手動(dòng)還是自動(dòng)加油，均無法達(dá)到設(shè)定要求，最大加注量不超過550L，低于設(shè)計(jì)值570L，該故障引起燃油供給系統(tǒng)中油量感應(yīng)器誤判率高達(dá)70%，用戶對(duì)此抱怨相當(dāng)強(qiáng)烈，為解決此問題，對(duì)油箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析。

3 油箱總成燃油加注問題分析

經(jīng)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，加注燃油時(shí)，油箱需通過油箱內(nèi)的過油孔排出油箱內(nèi)的空氣，以保證燃油正常加注，通氣孔過低或通氣孔淹沒在燃油液面下方時(shí)，油箱內(nèi)空氣無法由過油孔正常排出，因油量感應(yīng)器通氣孔排氣量遠(yuǎn)小于燃油加注量，繼續(xù)加油導(dǎo)致油箱上部形成近似密閉高壓腔。用戶操作時(shí)，在加油口內(nèi)液面高于油箱內(nèi)液面時(shí)，出現(xiàn)加油口看似油箱加滿，實(shí)際油箱未滿的現(xiàn)象（圖1）。選取同種型號(hào)通氣孔位置有差異的油箱進(jìn)行故障再現(xiàn)試驗(yàn)，試驗(yàn)方法為根據(jù)QC/T 644-2014《汽車金屬燃油箱技術(shù)條件》中5.5.2加油試驗(yàn)要求，以50L/min流量加油，通氣孔位置較低的油箱，出現(xiàn)未加注滿便跳槍的問題，而通氣孔位置高的油箱，在油液位較高時(shí)才出現(xiàn)溢出現(xiàn)象，通過此種故障再現(xiàn)方式，確認(rèn)加油跳槍因油箱通氣孔結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致。

圖1 油箱未滿的情況

4 設(shè)計(jì)改進(jìn)驗(yàn)證

對(duì)油箱通氣孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在加油口上部（防盜網(wǎng)）增加通氣孔，提升通氣孔高度，從而解決當(dāng)加油口內(nèi)液面高于油箱內(nèi)液面時(shí)，油箱上部形成近似密閉高壓腔，導(dǎo)致油箱加注不滿的問題。

針對(duì)改進(jìn)后產(chǎn)品行進(jìn)試驗(yàn)驗(yàn)證，具體試驗(yàn)如下：

（1）樣件選取

樣件選取加油口上部無通氣孔（圖 2）和加油口上部有通氣孔（圖3）兩種狀態(tài)的產(chǎn)品各五件。

圖2 加油口上部無通氣孔（改進(jìn)前）

圖3 加油口上部有通 氣孔（改進(jìn)后）

（2）試驗(yàn)方法

使用加油槍分別向樣件中注入油品，監(jiān)測加油槍第一次跳槍時(shí)油箱內(nèi)的液體體積大小。

（3）試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

QC/T 644-2014《汽車金屬燃油箱技術(shù)條件》中5.5.2加油試驗(yàn)要求。

（4）試驗(yàn)結(jié)論

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，加油口上部有通氣孔的油箱比加油口上部無通氣孔的油箱多加 59L，油箱加油口上部（防盜網(wǎng)）增加通氣孔高度，避免了油箱上部形成近似密閉高壓腔，因該產(chǎn)品與其他部件的安裝關(guān)系未發(fā)生變化，后期市場服務(wù)時(shí)，保證了產(chǎn)品互換性，便于客戶更換改進(jìn)后的產(chǎn)品。

表1

5 結(jié)論

采用頭腦風(fēng)暴法分析產(chǎn)品失效模式，對(duì)現(xiàn)生產(chǎn)過程油箱油量加注過程進(jìn)行驗(yàn)證對(duì)比分析，確定油箱加注口未按圖紙加工，無通氣孔為“加油跳槍”的根本原因。通過對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改進(jìn)后油箱加油量明顯提升，完全滿足設(shè)計(jì)及客戶使用要求，解決了客戶抱怨的油箱加油加不滿問題。經(jīng)統(tǒng)計(jì)改進(jìn)后失效率，暫無失效信息反饋，改進(jìn)效果顯著。

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