汽車燃油系統靜電荷釋放措施

翁益明 胡正云

摘 要：本文首先概述了汽車在加油過程與非加油過程中，靜電荷產生的原理，及其危害;其次分析了釋放不同級別的靜電荷對燃油系統的要求;最后，重點研究了燃油系統中塑料加油管靜電荷釋放對結構和材料的要求，且提供了將加油過程中所產生的靜電荷接地釋放的措施。

關鍵詞：燃油系統 靜電荷產生機理 靜電荷釋放措施

隨著汽車在日常生活中的普及，汽車燃油系統的安全性能越來越受到關注，其中燃油系統的靜電防護是其中重要的一個方面。靜電荷如果不及時從車身上轉移出去，積累到一定程度后，如果遇到帶等量異性電荷實體，他們之間就構成了電容的兩個極，將放電產生的大能量火花[1]。

燃油系統局部靜電荷積累到一定程度就有可能導致燃油、零部件之間的放電。特別是在加油過程中，放電現象極有可能點燃油箱內的油氣，導致爆燃事故，如圖1。

1 靜電荷的產生機理

1.1 加油過程中靜電荷的產生

在加油過程中，高速流動的燃油和燃油系統的加油管、加油槍劇烈摩擦，加油管、加油槍和注入的燃油產生大量電荷。注入油箱的燃油攜帶正電荷，加油管攜帶負電荷，如圖2所示。

1.2 非加油過程中靜電荷的產生

除了加油過程燃油與箱體的摩擦能夠產生電荷之外，在飛加油過程中，整個燃油系統或是整車都能夠產生靜電荷。主要分為以下兩個部分。

第一，燃油系統。燃油系統零部件目前普遍采用非金屬材料 （如塑料、橡膠），汽車運行過程中燃油和油箱殼體、燃油管、加油管之間產生劇烈摩擦，產生大量靜電荷并出現靜電荷的局部積累現象。

第二，其它部位。尤其在干燥氣候條件下高速行駛的車輛與空氣劇烈摩擦，會在車身上積累大量的正電荷;另外，汽車駕乘人員的衣物與車內座椅等接觸摩擦后，也會讓車身上積累靜電荷。

2 靜電荷釋放的理論分析

根據導電性的常識[2]，如圖3所示，通常電阻在小于1×108Ω時，靜電荷就沿著物體表面轉移出去。燃油系統加油時，需要更加靈敏的導電性，且當物體的電阻小于1×106Ω時，靜電荷就可以更加順暢地通導轉移，所以要求相應靜電荷轉移通路電阻小于1×106Ω。

3 燃油系統靜電荷釋放要求

3.1 要求一

車身非加油過程中產生的靜電荷，在加油過程中通過加油槍傳導接地。加油槍和加油管總成之間的接觸點（鎖支撐處），與車身接地點之間的電阻值小于1×106Ω，如圖4。測量點1：鎖支撐;測量點2：車身接地點。

3.2 要求二

加油過程中，加油管總成產生的靜電荷通過加油槍傳導接地，與燃油接觸的整個加油管加油通道，和車身接地點之間的電阻值小于1×106Ω，如圖5。測量點1：加油管內壁末端;測量點2：車身接地點。

基于上述兩種靜電荷釋放功能，建議對于高端車型，要求整個加油管加油通道導電，即滿足要求一和要求二，使車身積累的靜電荷和加油過程中產生的靜電荷，在加油過程中同時接地釋放。

建議對于普通車型，通常只要求加油管口部導電，僅滿足要求一，在加油過程中，只將車身積累靜電荷接地釋放。

4 滿足功能的方案措施

根據導電通道系統的電阻小于1×106Ω的要求，推薦相關零部件的材料選擇為：金屬、含碳粉塑料、碳纖塑料、鋼纖塑料等。如果是金屬零部件，靜電荷能輕易通導;如果為導電塑料件，導電零部件的表面電阻率必須符合一定的要求，通?！?05Ω。

4.1 加油管總成結構

4.1.1 普通靜電荷釋放要求（滿足要求一）

對一些塑料加油管總成，加油管本體不作導電性要求，金屬鎖支撐和車身導通連接[4]。這樣，鎖支撐導電其實只將車身積累的靜電荷通過加油槍釋放，并不能釋放加油過程中產生的靜電荷。

滿足功能一：車身非加油過程中產生的靜電荷，在加油過程中通過加油槍釋放路徑： 車身→接地線→鎖支撐→加油槍→接地，如圖6所示。由于整個靜電荷釋放路徑都是金屬配件，所以釋放路徑電阻定義為小于50Ω，主要考察導電的連續性。普通車型對加油管靜電荷釋放性能要求不高，推薦使用此結構。

4.1.2 高端靜電荷釋放要求的加油管總成（滿足要求一和要求二）

為滿足較高的靜電荷釋放要求，推薦將塑料加油管本體設計成7層吹塑結構，其中內層為導電高密度聚乙烯， 加油管本體和鎖支撐之間的漏斗材料為導電聚甲醛[5]。從加油管總成的口部鎖支撐，到加油管總成的末端，形成了完整的通導路徑，如圖7所示。此結構同時滿足上述兩個要求。

第一：車身非加油過程中產生的靜電荷，在加油過程中通過加油槍釋放路徑： 車身→接地線→鎖支撐→加油槍→接地。

第二：加油過程中，加油管總成產生的靜電荷通過加油槍釋放路徑：加油管內壁→漏斗→鎖支撐→加油槍→接地。

4.2 靜電荷釋放的影響因素分析

上述加油管總成靜電荷釋放的影響因素，主要有以下三個方面。

第一，導電材料的選擇。在滿足其它性能要求的前提下，選擇導電塑料重點考慮表面電阻率。

第二，零部件導電的連續性。每個零部件都需要擁有良好的導電性，特別對于塑料加油管，由于內層導電層相對偏薄（一般導電層厚度為管體壁厚的15%，0.5mm左右）， 對于壁厚更小的區域，吹塑過程中容易形成導電層斷層，對導電性質不利。

第三，系統的導電連續性：形成導電系統的相鄰零部件之間，導電零部件之間材料需要相互接觸，形成良好的導電連續性。

5 結論

本文論述了汽車燃油系統靜電荷產生的原理、燃油系統的設計要求以及釋放靜電的措施。對于塑料加油管在內層增加了導電高密度聚乙烯，增強了燃油系統的導電性能。加油管的接地線與車身相連，保證了車身的靜電可經加油槍釋放。汽車燃油系統塑料加油管總成的結構設計方案，使在汽車加油過程中，釋放其產生和累積的靜電荷。

參考文獻：

[1]王保衛，全仕琪. 夏季機動車加油要預防油料爆燃[J]. 浙江消防，1998（6）：38-38.

[2]宋興堂， 孫俊玲， 李義鵬. 靜電危險場所防靜電材料選用方法研究[J]. 安全、健康和環境， 2014，14（6）：36-37.

[3]劉堅， 牛勝福， 劉新亮. 汽車油箱防靜電放電結構設計[J]. 上海汽車，2009（5）：11-15.

[4]楊有為. 油箱使用新概念[J]. 實用汽車技術， 2004（2）：21-21.

[5]杜仕國. 聚合物抗靜電材料的研究與發展[J]. 工程塑料應用， 1998（10）：31-34.