关勇 赵伟伟 熊碧君

摘 要：军用越野汽车燃油箱的长度一般都比较长。当车辆在上坡或下坡时，燃油箱中的燃油会流到一侧，这时燃油箱中可能还有不少的燃油却吸不到油，造成发动机熄火，这样对于车辆是非常危险的。针对这种情况设计了一种新型的高容积利用率油箱可以大大改善车辆上下陡坡时吸不到油的情况，提高了车辆在复杂道路上行驶的安全性。通过制作样品进行了验证，取得了比较好的效果。

关键词：高容积利用率;燃油箱

中图分类号：V228.1+1  文献标识码：A  文章编号：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

軍用越野汽车具有装载质量大，续驶里程长，行驶道路条件差异大的特点。因此军用越野汽车的燃油箱一般容积都比较大，至少在3-4百升，甚至5-6百升或更大。而且军用越野汽车对越野性能的要求比较高，要求油箱的离地间隙比较大，这就使得油箱的长度一般都比较长。当车辆在上陡坡或下坡时，油箱发生倾斜时，燃油会流向油箱的一端，即使油箱中还有1/4～1/3油时也可能吸不到油，造成发动机熄火，这样对于车辆是非常危险的。军用越野车辆要适应各种道路行驶，现有的普通燃油箱存在一定的缺陷。针对这种情况设计了一种新型的高容积利用率油箱可以大大改善车辆上下陡坡时吸不到油的情况，提高了车辆在复杂道路上行驶的安全性。

1 问题的提出

军用越野车要求车辆的最大爬坡度是60%，折合成角度约为31°。如图1所示。也就是说，军用车辆必须保证在爬31°坡时车辆可以正常行驶。

这不仅要求车辆的动力性要满足要求，同时，还要求燃油系统在爬坡时要保证对车辆燃油的供应。如果车辆在上坡时，燃油不能保证供应，发生断油现象从而车辆会造成熄火，即使动力性再强也无法发挥。

普通燃油箱的结构如图2所示，油箱的中间有两个隔板，它的作用是增强油箱壳体的强度，同时可以防止车辆在行驶过程中车辆加速和减速时燃油的晃动对油箱壳体的冲击。

普通油箱隔板上有很多连通孔，它是为了保证油箱各腔之间的连通。因此，普通的燃油箱实际上互相连通的。当油箱发生倾斜时，燃油会流到油箱的一侧。这时当油箱中的油不多时，油量感应器很可能吸不到油，如图3所示。为了解决这个问题，我们提出了一种防倾斜式油箱的设计，大大改善了车辆上下陡坡时吸不到油的情况，提高了车辆在复杂道路上行驶的安全性。

2 防倾斜式油箱设计方案

根据我公司燃油箱的结构特点，我们设计了一种的防倾斜式油箱，其结构如下图4所示。该油箱是在普通油箱的两个隔板之间再增加两个带有单向阀的隔板，将燃油箱分为油箱前腔、吸油腔、油箱后腔三个腔。油量感应器位于油箱的中部的吸油腔内。吸油腔单向阀的导通方向均指向吸油腔内侧，带单向阀隔板的结构如图4所示。

当油箱中的油较多时，吸油不存在问题。当油箱中的油量低于油箱一半时，在上坡的路上，此时，油箱发生倾斜。前部的带单向阀的隔板上的四个单向阀打开，油箱前腔的油就会经过四个单向阀和一个连通孔进入到吸油腔，同时，吸油腔后部的隔板上的单向阀关闭，仅有连通孔与油箱后腔连通。此时，前腔有五个孔打开向吸油腔输油，吸油腔中的油仅有一个孔向后腔流出。按照通流面积计算，流入吸油腔的燃油是流出吸油腔燃油的5倍以上。这样，当油箱倾斜时吸油腔中的油不仅不会减少，反而会增加，使吸油腔内的油面上升，从而保证吸油腔中的油量感应器可以吸到油。同理，当车辆下坡时，油箱后腔的油大量进入吸油腔，只有少量油流出。这样，只要油箱发生倾斜，吸油腔的油量都会增加。而且，吸油腔尺寸相对较小，按上图的油箱实例中只有200mm，前后腔的尺寸大概在600mm左右。前后腔的油进入吸油腔后，会使油面得到较大升高以保证供油，如图5所示。

隔板下部除了设置有单向阀，还设置有一个联通孔。连通孔的作用是保证在加油时各腔之间的连通。假设油箱的加油口位于油箱的前腔，此时如果油箱隔板上没有连通孔，新加入的燃油只能进入到吸油腔，而无法进入到油箱后腔。当加入的燃油高度达到隔板中间连通孔的高度时，燃油才会进入到油箱后腔中。同理，如果加油口位于油箱的后腔，燃油也无法进入到油箱前腔。只有当加油达到中间连通孔的高度后，才能进入油箱前腔。因此，为了保证油箱中三个腔之间的连通，隔板上设置了一个连通孔。

但是，增加的连通孔会使一部分燃油流出吸油腔。由于单向阀的数量和孔径都远远大于连通孔，流入吸油腔的燃油也远远大于流出吸油腔的燃油。这样还是会使吸油腔中的燃油增加，大大改善油箱倾斜时油箱的吸油状况。在设计时，可以根据加油时的加油枪的流量尽量减小连通孔的直径，使连通孔仅够保证油箱内部各腔之间的连通即可。当车辆回到水平路面时，燃油又可以通过连通孔使得油箱的三个腔之间的燃油保持油面高度一致。这样，油量感应器所显示的油量依然是油箱准确的油量。

3 单向阀结构的设计

这种改进的方案主要是在普通油箱中间增加了两个带单向阀的隔板。要想使这种方案在实际中得到應用，关键是单向阀的结构设计要满足生产的需要和结构功能的要求。单向阀的阀口处可增加密封材料，这样即有利于阀口的密封，又可缓冲车辆运动时单向阀阀片对阀口的冲击。单向阀位于隔板的最下端，通常情况下单向阀都浸泡在燃油中，车辆在行驶的过程中，燃油对单向阀的阀片就可以起到缓冲和减震的作用。因此，在隔板上增加单向阀在使用的过程中不会产生噪声或冲击。

新增隔板的安装方式与原普通隔板的安装方式相同，结构上只是将原来的油箱隔板下部的连通孔改为若干个单向阀，从加工上完全是可以实现的，从而确保了这种油箱在生产上的可行性。

4 试验验证

4.1 样品制造

我公司2018年有2辆样车要进行5000km路试，验证一些新型结构。我们将该结构的油箱做成样品进行试验，以验证其在正常行驶和爬坡时的相关性能。下图6为我们做的防倾斜式油箱样品。

样品油箱共2件，其中1件样品正面朝上，1件正面朝下。油箱表面均未涂漆。在油箱中部增加了2个带单向阀的隔板，原油箱隔板仍然保留，隔板位置如图6上所示。

4.2 试验验证

试验要求：

（1）道路行驶中观察燃油供给系是否能正常工作，油箱内部是否有异响，油量表是否显示准确;

（2）车辆静止，在燃油余量剩余20%时，卸下油箱，起动发动机，将油箱分别向前、向后纵向倾斜31°，使燃油积沉至油箱一端（前端或后端），并静态运行发动机10min以上，观察发动机是否工作正常，油量表是否会发生变化。

检验结果：

（1）道路行驶中，两个油箱样品被装配在两辆试验样车上，经过5000km的各种道路行驶试验，未发现油箱异响，使用情况良好。

（2）保持油箱管路连接，拆下油箱，将燃油箱排空后加注80L燃油。启动发动机，分别使燃油箱向前、向后倾斜31°后，发动机分别运行40分09秒、40分20秒后仍未熄火，故结束试验。

通过对2辆份样车防倾斜式油箱的试验，验证了该型油箱的结构设计是可行的。普通油箱在加注80L油，倾斜31°时发动机运转时间不超过5分钟，而防倾斜式油箱可运转时间超过40分钟，防倾斜的效果是非常明显的。

5 结论

通过在长燃油箱中间增加两个带单向阀的隔板，将燃油箱分成油箱前腔、吸油腔、油箱后腔三个腔，且单向阀的导通方向均指向油箱中部的吸油腔。使得油箱不论是上坡还是下坡，都会使吸油腔中的燃油增加，从而大大改善车辆上下陡坡时吸不到油的情况，提高了车辆在复杂道路上行驶的安全性。通过制作样品油箱对该结构进行了验证，取得了比较好的效果。