一種防傾斜式油箱設計

關勇 趙偉偉 熊碧君

摘 要：軍用越野汽車燃油箱的長度一般都比較長。當車輛在上坡或下坡時，燃油箱中的燃油會流到一側，這時燃油箱中可能還有不少的燃油卻吸不到油，造成發動機熄火，這樣對于車輛是非常危險的。針對這種情況設計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吸不到油的情況，提高了車輛在復雜道路上行駛的安全性。通過制作樣品進行了驗證，取得了比較好的效果。

關鍵詞：高容積利用率;燃油箱

中圖分類號：V228.1+1 ?文獻標識碼：A ?文章編號：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量大，續駛里程長，行駛道路條件差異大的特點。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，這就使得油箱的長度一般都比較長。當車輛在上陡坡或下坡時，油箱發生傾斜時，燃油會流向油箱的一端，即使油箱中還有1/4～1/3油時也可能吸不到油，造成發動機熄火，這樣對于車輛是非常危險的。軍用越野車輛要適應各種道路行駛，現有的普通燃油箱存在一定的缺陷。針對這種情況設計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吸不到油的情況，提高了車輛在復雜道路上行駛的安全性。

1 問題的提出

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，軍用車輛必須保證在爬31°坡時車輛可以正常行駛。

這不僅要求車輛的動力性要滿足要求，同時，還要求燃油系統在爬坡時要保證對車輛燃油的供應。如果車輛在上坡時，燃油不能保證供應，發生斷油現象從而車輛會造成熄火，即使動力性再強也無法發揮。

普通燃油箱的結構如圖2所示，油箱的中間有兩個隔板，它的作用是增強油箱殼體的強度，同時可以防止車輛在行駛過程中車輛加速和減速時燃油的晃動對油箱殼體的沖擊。

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，普通的燃油箱實際上互相連通的。當油箱發生傾斜時，燃油會流到油箱的一側。這時當油箱中的油不多時，油量感應器很可能吸不到油，如圖3所示。為了解決這個問題，我們提出了一種防傾斜式油箱的設計，大大改善了車輛上下陡坡時吸不到油的情況，提高了車輛在復雜道路上行駛的安全性。

2 防傾斜式油箱設計方案

根據我公司燃油箱的結構特點，我們設計了一種的防傾斜式油箱，其結構如下圖4所示。該油箱是在普通油箱的兩個隔板之間再增加兩個帶有單向閥的隔板，將燃油箱分為油箱前腔、吸油腔、油箱后腔三個腔。油量感應器位于油箱的中部的吸油腔內。吸油腔單向閥的導通方向均指向吸油腔內側，帶單向閥隔板的結構如圖4所示。

當油箱中的油較多時，吸油不存在問題。當油箱中的油量低于油箱一半時，在上坡的路上，此時，油箱發生傾斜。前部的帶單向閥的隔板上的四個單向閥打開，油箱前腔的油就會經過四個單向閥和一個連通孔進入到吸油腔，同時，吸油腔后部的隔板上的單向閥關閉，僅有連通孔與油箱后腔連通。此時，前腔有五個孔打開向吸油腔輸油，吸油腔中的油僅有一個孔向后腔流出。按照通流面積計算，流入吸油腔的燃油是流出吸油腔燃油的5倍以上。這樣，當油箱傾斜時吸油腔中的油不僅不會減少，反而會增加，使吸油腔內的油面上升，從而保證吸油腔中的油量感應器可以吸到油。同理，當車輛下坡時，油箱后腔的油大量進入吸油腔，只有少量油流出。這樣，只要油箱發生傾斜，吸油腔的油量都會增加。而且，吸油腔尺寸相對較小，按上圖的油箱實例中只有200mm，前后腔的尺寸大概在600mm左右。前后腔的油進入吸油腔后，會使油面得到較大升高以保證供油，如圖5所示。

隔板下部除了設置有單向閥，還設置有一個聯通孔。連通孔的作用是保證在加油時各腔之間的連通。假設油箱的加油口位于油箱的前腔，此時如果油箱隔板上沒有連通孔，新加入的燃油只能進入到吸油腔，而無法進入到油箱后腔。當加入的燃油高度達到隔板中間連通孔的高度時，燃油才會進入到油箱后腔中。同理，如果加油口位于油箱的后腔，燃油也無法進入到油箱前腔。只有當加油達到中間連通孔的高度后，才能進入油箱前腔。因此，為了保證油箱中三個腔之間的連通，隔板上設置了一個連通孔。

但是，增加的連通孔會使一部分燃油流出吸油腔。由于單向閥的數量和孔徑都遠遠大于連通孔，流入吸油腔的燃油也遠遠大于流出吸油腔的燃油。這樣還是會使吸油腔中的燃油增加，大大改善油箱傾斜時油箱的吸油狀況。在設計時，可以根據加油時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部各腔之間的連通即可。當車輛回到水平路面時，燃油又可以通過連通孔使得油箱的三個腔之間的燃油保持油面高度一致。這樣，油量感應器所顯示的油量依然是油箱準確的油量。

3 單向閥結構的設計

這種改進的方案主要是在普通油箱中間增加了兩個帶單向閥的隔板。要想使這種方案在實際中得到應用，關鍵是單向閥的結構設計要滿足生產的需要和結構功能的要求。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，又可緩沖車輛運動時單向閥閥片對閥口的沖擊。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，車輛在行駛的過程中，燃油對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程中不會產生噪聲或沖擊。

新增隔板的安裝方式與原普通隔板的安裝方式相同，結構上只是將原來的油箱隔板下部的連通孔改為若干個單向閥，從加工上完全是可以實現的，從而確保了這種油箱在生產上的可行性。

4 試驗驗證

4.1 樣品制造

我公司2018年有2輛樣車要進行5000km路試，驗證一些新型結構。我們將該結構的油箱做成樣品進行試驗，以驗證其在正常行駛和爬坡時的相關性能。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 試驗驗證

試驗要求：

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

（2）車輛靜止，在燃油余量剩余20%時，卸下油箱，起動發動機，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），并靜態運行發動機10min以上，觀察發動機是否工作正常，油量表是否會發生變化。

檢驗結果：

（1）道路行駛中，兩個油箱樣品被裝配在兩輛試驗樣車上，經過5000km的各種道路行駛試驗，未發現油箱異響，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。啟動發動機，分別使燃油箱向前、向后傾斜31°后，發動機分別運行40分09秒、40分20秒后仍未熄火，故結束試驗。

通過對2輛份樣車防傾斜式油箱的試驗，驗證了該型油箱的結構設計是可行的。普通油箱在加注80L油，傾斜31°時發動機運轉時間不超過5分鐘，而防傾斜式油箱可運轉時間超過40分鐘，防傾斜的效果是非常明顯的。

5 結論

通過在長燃油箱中間增加兩個帶單向閥的隔板，將燃油箱分成油箱前腔、吸油腔、油箱后腔三個腔，且單向閥的導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，都會使吸油腔中的燃油增加，從而大大改善車輛上下陡坡時吸不到油的情況，提高了車輛在復雜道路上行駛的安全性。通過制作樣品油箱對該結構進行了驗證，取得了比較好的效果。