商用车塑料油箱轻量化设计及应用.doc

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1、商用车塑料油箱轻量化设计及应用杨香付(北京航空航天大学交通科学与工程学院汽车工程系,北京100191)摘要：目前，庆铃、江铃、江淮、东风、福田等企业的轻型载货汽车国III车型燃油系统都是装配铝合金燃油箱总成（材料：铝合金板AL5754）没有塑料油箱，铝合金燃油箱虽然满足了燃油系统的使用要求，但其成本较高，根据轻量化概念，通过新材料、新工艺开发并应用一款塑料燃油箱，新开发塑料油箱在保证原安装方式不变的情况下，将燃油箱箱体采用HDPE高密度聚乙烯代替铝合金板AL5754，采用注塑成型工艺制作燃油箱总成，既可以满足现有

2、国三车型燃油系统及发动机的使用要求，又能为既可以满足汽车轻量化要求。关键词：燃油箱总成，塑料油箱，轻量化，HDPE引言当前，国际汽车工业技术发展一日千里，围绕节能、节材、环保、低成本以及提高燃油经济型、可靠性、安全性、动力性、舒适性等性能方面发展的新技术、新材料、新工艺已经成为如今世界汽车技术发展的主要方向。汽车轻量化技术是有效降低油耗、减少排放和提升安全性的重要措施之一，因此汽车轻量化设计是目前汽车发展的前沿和研究热点之一。1、轻量化设计的意义随着安全性、舒适性、排放等要求提升，车辆重量随之增加，而汽车轻量化技

3、术与这些性能有密切的关系，如图1所示。减轻汽车自重是提高汽车燃油经济型、节约能源、减少污染的重要措施之一。一般汽车部件质量每减轻1％则可节油1％，运动部件质量每减轻1％则可节油2％，试验表明汽车质量每减轻10％，油耗下降6％-8％，排放下降4％，如图2所示。汽车轻量化技术是目前汽车发展的前言和热点之一，也是制约我国汽车创新发展的瓶颈和关键技术之一。低成本好的燃油经济型高安全性动力性好高可靠性环保性好高舒适性低噪音低振动驾驶平稳NVH图1：与轻量化相关的性能现代汽车轻量化的技术内涵是，采用现代设计方法和有效手段对汽

4、车结构进行优化设计，或使用新材料、新工艺在确保汽车综合性能指标的前提下，尽可能减轻汽车的自重，以达到减重、节能减排、安全的综合指标。汽车重量减少10％加速时间减少约8％CO排放量减少约4.5％燃油消耗可减少3％-5％制动距离减少约5％轮胎寿命提高约7％转向力减小约7％图2：汽车轻量化的意义2、轻量化的主要手段汽车轻量化技术不断发展，主要手段有：结构改进、新材料应用、工艺改进，如图3所示。其中新材料应用是目前应用最广泛、最主要的途径之一。目前，可以用来减轻汽车自重的材料有两大类：一类是高强度材料，如高强度钢等；另一

5、类是轻质材料，如铝合金、镁合金、塑料及复合材料等。目前轻质材料的比重不断攀升，如铝合金、镁合金、钛合金、塑料、复合材料及陶瓷等的应用越来越多。同时结构优化设计水平也不断提高，CAE分析技术在产品从概念开发到工艺验证过程中得到了广泛的应用。轻量化技术途径结构改进新材料应用优化设计部件零件化结构创新轻量化材料应用新材料应用陶瓷橡胶塑料玻璃织物图3：汽车轻量化途径3、塑料在轻量化设计中的应用状况近几年，随着国家节能环保、绿色环保及国III、国IV政策的逐步实施，汽车轻量化为国内越来越多的商用车企业所重视。塑料及其复合材

6、料是一种重要的非金属车用轻质，它不仅可以减轻零部件40％的质量，同时还可使零部件成本降低40％左右。近几年欧美塑料材料在商用车上的用量迅速上升，平均每台车的塑料用量约为105Kg，约占汽车总质量的8％-12％，如奥迪A2车型的塑料件总重达220Kg，占总用材的24.6％，发达国家商用车塑料已经占塑料总消耗量的7％-11％，目前欧美汽车的内饰件已基本实现塑料化，如今塑料在汽车的应用范围正在由内饰件向外装件、车身结构件、底盘零部件件扩展。国内商用车的塑料化程度和国外还有较大差距，如表1所示。部位关键塑化零件国外商用车

7、国内商用车车身座椅骨架（GMT）√车身导流板(多次吸塑板)√SMC前端（GMT）√侧窗玻璃（PC）√车门内护板（PP）√√发动机气门室罩盖（SMCPA）√SMC油底壳（SMCPA）√SNC进气歧管（PA）√底盘燃油箱（PE）√轮罩（PE、PP、GTX）√PE/PP工具箱（PP、TPU）√表1：国内外商用车塑化零部件对比表4、塑料油箱轻量化设计开发及应用4.1技术背景通过市场调研发现目前国内的轻型载货汽车的油箱主要有两种，一种是适用国II排放的铁质油箱，另外一种为适用国III及国IV排放的铝合金油箱。目前，庆铃、江

8、铃、江淮、东风、福田等企业的轻型载货汽车国III车型燃油系统都是装配铝合金燃油箱总成（材料：铝合金板AL5754）没有塑料油箱。铝合金燃油箱虽然满足了燃油系统的使用要求，但其成本较高，根据轻量化概念，怎样在保证燃油箱的使用性能，又能降低重量，降低成本成的同时，通过新材料、新工艺开发并应用一款塑料燃油箱，尤其是轻型载货汽车燃油系统使用的燃油箱，成为亟待解决的问题。4.2技术