油箱燃油加注问题失效分析与改进

戴钊，王廷，刘婧

（陕西重型汽车有限公司质量管理部，陕西 西安 710200）

引言

汽车作为人类重要的交通运输工具，随着国民经济逐渐发展，客户对商用车性能的要求也越来越高，推动着汽车向更高效、更安全、更舒适的方向发展。影响汽车动力的一个重要的零部件就是油箱，它作为发动机燃油供给系统的核心零部件，是确保整车动力可靠的关键因素。整车油箱燃油的加注量是影响整车续航里程的关键指标，若油箱燃油加注量无法满足设计要求，可能会造成整车因燃油不足无法正常运行，故油箱燃油供给系统可靠性显得尤为重要。近两年某重卡车型的市场销量不断增长的同时，与之配套的油箱总成在加油时频繁出现跳枪、燃油加不满的现象，增加加油次数且影响用户车辆出勤效率，引起用户严重的抱怨。为了解决油箱燃油加注遇到的诸多问题，开展了油箱总成的结构优化。

1 油箱液面测量方法及燃油加注跳枪原理

1.1 油箱液位测量方法

我公司整车油箱液位测量方法为浮子法。这种方法主要是通过浮子会随着邮箱内的燃油量减少液位变低而降低的原理来测量的。具体测量方法为当油箱内的油量在增加或者在减少时，浮子会随着液位变化而变化。随着浮子的变化，浮子带动的电阻元件也会变化。而当油箱中的燃油即将用完时，油箱中的液位将会变得很少，所以油箱内的浮子也会随液位降低，也就带动了浮子上的电阻，在这个时候电阻阻值将会变得很大。在电路变得很大的情况下，电流会变得很小，指针会指向油量小的一边。而当油箱中在加油时，随着油量的增加，液面会逐渐升高，随着液面的提高，浮子也会提高并且带着电阻阻值变小。在这种情况下电流会变大，而指针也会指向油量多的那一边。

1.2 燃油加注跳枪原理

燃油加注跳枪的原理，当扳动加油枪手柄，主阀在顶杆的推动下被打开，压力油通过主阀，并推开真空阀，从出油管向容器注油，并在负阀处产生负压。由于该处经通气管及出油管管口小孔与大气相通，空气通过小孔进行补充。在燃油加满时，枪口小孔被燃油淹没，空气无法补入，形成负压，使与此相通的橡胶侧移，带动卡针脱开，自控杆下移，手柄机构失去了平衡，主阀关闭，停止供油，完成自封过程。

2 问题概述

2016年市场反馈燃油供给系统失效问题，主要表现在油箱加满时，仪表油箱显示未满。经走访服务站对标分析，确定此问题因油箱无通气孔造成，基于安全考虑，加油跳枪后，需预留5%以上的膨胀空间，经对现生产的车辆600L无通气孔油箱加注量进行确认，无论是手动还是自动加油，均无法达到设定要求，最大加注量不超过550L，低于设计值570L，该故障引起燃油供给系统中油量感应器误判率高达70%，用户对此抱怨相当强烈，为解决此问题，对油箱结构进行深入分析。

3 油箱总成燃油加注问题分析

经对产品设计结构进行分析，加注燃油时，油箱需通过油箱内的过油孔排出油箱内的空气，以保证燃油正常加注，通气孔过低或通气孔淹没在燃油液面下方时，油箱内空气无法由过油孔正常排出，因油量感应器通气孔排气量远小于燃油加注量，继续加油导致油箱上部形成近似密闭高压腔。用户操作时，在加油口内液面高于油箱内液面时，出现加油口看似油箱加满，实际油箱未满的现象（图1）。选取同种型号通气孔位置有差异的油箱进行故障再现试验，试验方法为根据QC/T 644-2014《汽车金属燃油箱技术条件》中5.5.2加油试验要求，以50L/min流量加油，通气孔位置较低的油箱，出现未加注满便跳枪的问题，而通气孔位置高的油箱，在油液位较高时才出现溢出现象，通过此种故障再现方式，确认加油跳枪因油箱通气孔结构问题导致。

图1 油箱未满的情况

4 设计改进验证

对油箱通气孔结构进行优化，在加油口上部（防盗网）增加通气孔，提升通气孔高度，从而解决当加油口内液面高于油箱内液面时，油箱上部形成近似密闭高压腔，导致油箱加注不满的问题。

针对改进后产品行进试验验证，具体试验如下：

（1）样件选取

样件选取加油口上部无通气孔（图 2）和加油口上部有通气孔（图3）两种状态的产品各五件。

图2 加油口上部无通气孔（改进前）

图3 加油口上部有通 气孔（改进后）

（2）试验方法

使用加油枪分别向样件中注入油品，监测加油枪第一次跳枪时油箱内的液体体积大小。

（3）试验标准

QC/T 644-2014《汽车金属燃油箱技术条件》中5.5.2加油试验要求。

（4）试验结论

从试验数据可以看出，加油口上部有通气孔的油箱比加油口上部无通气孔的油箱多加 59L，油箱加油口上部（防盗网）增加通气孔高度，避免了油箱上部形成近似密闭高压腔，因该产品与其他部件的安装关系未发生变化，后期市场服务时，保证了产品互换性，便于客户更换改进后的产品。

表1

5 结论

采用头脑风暴法分析产品失效模式，对现生产过程油箱油量加注过程进行验证对比分析，确定油箱加注口未按图纸加工，无通气孔为“加油跳枪”的根本原因。通过对其进行结构优化，改进后油箱加油量明显提升，完全满足设计及客户使用要求，解决了客户抱怨的油箱加油加不满问题。经统计改进后失效率，暂无失效信息反馈，改进效果显著。

参考文献

[1] 张建杭.简析汽车油箱液位测量技术[J],电子技术.

[2] 吕珊珊.汽车油箱的油位检测系统的设计[J],汽车与车辆,2015.

[3] 齐凯等.CFD技术在油箱注油分析中的应用[J], 2016.