基于传统车的燃油系统的检定方法研究及应用

发表时间:2020/7/14   来源:《基层建设》2020年第8期   作者:代伟亚
[导读] 摘要:在汽车碰撞安全中,保证汽车在高速碰撞过程中燃油系统的安全性一直是汽车生产厂及汽车研究机构所面临的一项重要课题,研究一套切实可行的方法真正实现保证燃油系统安全性,防止因燃油泄漏等问题引起事故非常有必要。
        徐州徐工汽车制造有限公司  江苏徐州  221148
        摘要:在汽车碰撞安全中,保证汽车在高速碰撞过程中燃油系统的安全性一直是汽车生产厂及汽车研究机构所面临的一项重要课题,研究一套切实可行的方法真正实现保证燃油系统安全性,防止因燃油泄漏等问题引起事故非常有必要。本文基于国内外法规对于燃油系统的要求,借鉴及结合欧美韩日等主流车企对于燃油系统检定的经验,主要针对国内外车企对传统车的燃油系统检定方法研究的不足,研究整理出一套对燃油系统的监测手段和检定方法,后期并在相应车型上进行了应用,验证了此方法的正确性和可行性。
        关键词:传统车;碰撞;燃油泄漏;燃油检定
        1.相关法规对于燃油系统的规定
        国内外法规对于燃油系统安全都有相应的规定,对于准入门槛,规定的要求是比较宽泛且浅显的,而对于开发车型的车企,本着对消费者和车辆安全负责的态度,对燃油系统的检定和关注应远高于国家法规,企业标准应更加高要求,不允许有漏液起火风险,关注点也应更加全面且科学。1.1GB20072-2006《乘用车后碰撞燃油系统安全要求》其中第5节规定,在碰撞过程中,燃油装置不应发生液体泄露;碰撞试验后,燃油装置若有连续泄漏液体,则在碰撞后前5min平均泄漏速率不应大于30g/min;不应引起燃料的燃烧;在碰撞中和碰撞后,蓄电池都应有保护装置保持自己的位置。1.2《C-NCAP管理规则(2018年版)》碰撞试验后,若燃油供给系统存在液体连续泄漏且在碰撞后前5min平均泄漏速率超过30g/min,则减去2分。1.3ECER34《关于机动车防止火灾危险认证的统一规定》对燃油系要求同GB20072-2006,只是速度比GB规定的(50±2)km/h小,为35~38km/h。1.4FMVSS301《FuelSystemIntegrity》在其5.5壁障碰撞中规定:在任一固定或移动壁障碰撞试验中,从碰撞开始到车辆停止移动,燃料的泄漏量不应超过28g,且接下来的5分钟内燃油的泄漏总量不超过142g。在其后的25分钟内,燃料泄漏量每分钟不超过28g。在其5.6翻转中规定:从翻转开始,燃料泄漏量在开始的5分钟内连续的90°角度翻转中部应超过142g,在接下来的时间内,连续的90°翻转中燃料泄漏量每分钟不超过28g。各项法规对于燃油泄漏都有比较明确的规定,但是对于车型泄漏的部位的关注,包括检定的方法,各检测机构还不够完整成熟。尤其国内车企,大部分自主品牌对于自身车型燃油系统的关注都停留在基本的国标上,对于燃油的检定方法更加是属于空白。
        2.基于传统车的燃油系统的检定方法研究
        本着对消费者和车辆安全负责的态度,对燃油系的检定和关注应远高于国家法规,企业标准应更加高要求,因此关注点也应更加全面且科学,对碰撞过程中或碰撞后存在任何可能引发漏液和起火的区域和零部件都应纳入检查确认范围。试验前应将油箱拆下来,对油箱六面拍照确认记录,对油箱安装位置亦应确认是否正常,是否有不符设计的地方,是否有加工方面的问题,确认无误后还原油箱及管路。
        2.1增加检查确认范围
        2.1.1监控油箱本体传统的做法通常只在试验前往油箱里倒入带颜色墨水,试验后目视油箱是否有漏液,而此处增加发动机舱及其辅助设备的环境件的试验前后确认,以及油箱及其周围的环境件的试验前后目视确认,并且拍照记录,更加全面且科学。
        2.1.2监控燃油管路等重要部位防火墙与车身底部过渡的油管,油箱管路与车身钣金之间的油管容易被挤压损坏,从而容易引发再次事故,故可在试验前对其涂料进行监控,试验后拆解可知其是否有挤压,以及挤压部位。对试验后车辆进行拆解,将燃油系统相关的油箱、过滤器、管路、电气系进行状态确认,并拍照记录。
        2.2对油箱进行监控
        2.2.1动态监控
        1) 贴线。为了测量出油箱和车身的相对最大位移,使用直径约5mm以内的软质绳,一端固定于车身,一端固定于油箱但可活动。以往的贴线方案都是通过图1(a)的方式进行,结合油箱损伤位置和油箱传感器曲线,并不符合偏置碰的实际,经过几次的贴线方案改进,最终形成图1中的两种主要的贴线方案,具体方法如图1(a)、图1(b)所示。由此可在试验后第一时间知道油箱碰撞过程中的最大动态位移,从而与油箱和车身的间隙进行对比,可知其是否与车身发生碰撞,如图1所示。并将每个贴线的最大位移做好记录,记录内容如表1所示。
       
        FRB贴线方法      (b)ODB贴线方法
        图1油箱动态位移贴线测量方法
        2)增加相应传感器。如图2所示,增加加速度传感器可对油箱进行动态的精确测
          
        图2油箱底部增加传感器        图3底部增加标签和摄像
        3)涂色,或贴标签,增加高速摄像。可对油箱进行涂色,增加标签和摄像,如图3所示,从视觉上可对油箱进行动态定量的监控。
        2.2.2静态监控试验后油箱泄漏记录及翻转试验。
        1)在试验后对车辆的油箱燃料泄漏进行确认,如有漏液,需进行收集测量,如油液与其他液体无法分离,应全部视为油液进行收集。
        2)翻转试验应在碰撞试验后24小时内进行,从0°开始,2分30秒转动90°,在每个90°的位置静置5min,记录每个位置的燃油泄漏量和泄漏位置。并将每个位置的泄漏位置和泄漏量做好记录,记录内容如表1所示。
        表1静态翻转泄漏情况
       
        2.3建立试验前后完整的燃油系统拍照检查表
        通过几个车型的完整的试验拆解总结,结合各个车型的特点,我们建立了燃油系统的基本拍照记录确认表,主要适用于SUV及轿车。
        3工程实践
        基于传统车的燃油系统的检定方法成功应用于公司开发的一款轿车中,在该轿车的详细设计验证阶段,在对35km/h正面柱撞试验和64km/h偏置碰撞试验后进行燃油检定时发现油箱有穿透性损伤,因此后续对该车型的燃油风险设计进行了优化论证,前后共进行了几个方案的试制和试验验证。其中改制方案中64km/h偏置碰撞试验后油箱有约60mm割痕,最深位置1.32mm(油箱厚度分布4.78~5.59mm之如,有一定风险。另一个优化方案 64km/h 偏置碰撞试验后的油箱无任何损伤和刮痕,故选定为最终量产方案,老车身支架方案,油箱贴线的位移图和传感器计算得到的位移曲线图。量产方案中贴线显示的油箱位移最大为 37mm,底部传感器也相应显示了油箱 X 向最大位移为 42.5mm,从侧面论证了贴线和贴传感器一样能确认油箱最大动态位移,此方法更直观便捷。
        结 论
        本文借鉴国内外法规及车企的经验,首次系统地建立了对传统车燃油系统的检定方法,弥补了碰撞领域中高速试验条件下对燃油系统的检定方法的空白,从后续某车型 64km/h 偏置碰撞的仿真和试验结果看,此方法真实有效。
        参考文献:
        [1]刘隆娇,蒋金隆.汽车燃油系统布置要点解析[J].南方农机,2016,47(12):98+107.
        [2]付炯.轿车追尾碰撞结构安全性仿真优化研究[D].长沙:湖南大学,2011.
        [3]朱正德.泄漏检测中的流量法及其适用性分析[J].上海计量测试,2010,37(1):26-29.
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