收稿日期：２０１９－０１－１２
作者简介：吕昊（１９８２ ），男，本科，工程师，研究方向为汽车零部件设计和开发㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｂｉｌｌｊｏｈｎ＠１６３ ｃｏｍ㊂ ＤＯＩ：１０ １９４６６／ｊ ｃｎｋｉ １６７４－１９８６ ２０１９ ０６ ０１６
吕昊，陈学宏
（亚普汽车部件股份有限公司研究开发中心，江苏扬州２２５００１）
摘要：针对插电式混合动力汽车在纯电模式驱动㊁发动机长期不工作㊁无法对燃油箱碳罐进行有效脱附清洗的问题，提出提高燃油箱承压能力㊁密封燃油蒸汽于燃油箱内部㊁减少碳罐荷载的解决方案㊂由于塑料燃油箱自身材料力学性能不足，结合其两片吹塑成型工艺特点，在其吹塑成型过程中，放置若干内置立柱于燃油箱本体内部，连接上下表面提高强度㊂塑料燃油箱样件在８２ħ环境箱中，经过１２０００次－１４ ９ ３５ｋＰａ交变内压作用后，燃油箱本体无泄漏，内置立柱均完好，满足了设计要求㊂
关键词：插电式混合动力汽车；燃油箱系统；高压塑料燃油箱；内置立柱
中图分类号：Ｕ４６９ ７㊀㊀文献标志码：Ｂ㊀㊀文章编号：１６７４－１９８６（２０１９）０６－０７５－０３
ＤｅｓｉｇｎｏｆＰｌｕｇ⁃ｉｎＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＰｌａｓｔｉｃＦｕｅｌＴａｎｋ
定时点火装置
ＬＹＵＨａｏ，ＣＨＥＮＸｕｅｈｏｎｇ
（ＹＡＰＰＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＰａｒｔｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＹａｎｇｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２２５００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｐｌｕｇ⁃ｉｎｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓｄｒｉｖｅｎｉｎｐｕｒｅｅｌｅｃｔｒｉｃｍｏｄｅ，ｔｈｅｅｎｇｉｎｅｄｏｅｓｎｏｔｗｏｒｋｆｏｒａｌｏｎｇｔｉｍｅａｎｄｉｔｉｓｕｎａｂｌｅｔｏ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｌｕｇ⁃ｉｎｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ；Ｆｕｅｌｔａｎｋｓｙｓｔｅｍ；Ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｐｌａｓｔｉｃｆｕｅｌｔａｎｋ；Ｉｎｓｉｄｅｓｔａｎｄｏｆｆ
t恤转印纸
０㊀引言
能源和环境是实现可持续发展必须考虑的问题㊂随着社会的进步，传统汽车（主要以汽油和柴油为燃料）的保有量逐年增加，使得能源㊁温室气体㊁空气质量三方面问题陷入恶性循环㊂面对能源枯竭和大气污染的双重威胁，发展节能减排新能源汽车势在必行㊂
混合动力汽车（ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ，ＨＥＶ）相比传统汽车具有更好的燃油经济性和更低的排放，插电式混合动力汽车（Ｐｌｕｇ－ｉｎＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ，ＰＨＥＶ）将这一概念提升到了一个更高的层次，它能够从电网中提取和储存能量，为车辆提供推进能量，从而可以使ＰＨＥＶ能够使用多种能源来代替化石能源㊂因此，ＰＨＥＶ相比ＨＥＶ和传统汽车在燃油经济性和低排放性能方面更具有优势［１
－２］
㊂
１㊀ＰＨＥＶ燃油箱系统特点
鞋架ＰＨＥＶ是一种既可以加油㊁也可以充电的混合动力汽车㊂
ＰＨＥＶ驱动原理㊁驱动单元与电动汽车相同，唯一不同的是车
上装备有一台发动机㊂ＰＨＥＶ首先选择蓄电池为汽车提供动力，
当蓄电池的电量降低到指定的下限时，才开启内燃机为汽车提供动力［３
－５］
㊂
汽油是易挥发液体，也会因为在燃油箱中存储时间过长而发生氧化和变质㊂在过去的几十年中，传统汽车都是采用碳罐装置收集燃油箱内挥发的燃油蒸汽，并通过发动机对碳罐进行脱附清洗实现循环使用㊂ＰＨＥＶ在纯电模式进行短途通勤，其发动机长期处于不工作状态，也就无法对燃油系统碳罐进行有效脱附清洗，从而造成碳罐被击穿，导致燃油蒸汽直接排放到大气中，引起环境污染㊂因此，如何在发动机长期不工作的情况下，避免碳罐被过量燃油蒸汽击穿，引起燃油泄漏和环境污染，是ＰＨＥＶ燃油箱系统设计必须要解决的问题［６
－８］
㊂
２㊀高压塑料燃油箱系统设计
２ １㊀高压燃油箱系统原理
高压燃油箱系统是通过提高燃油箱自身承压能力，将燃油
蒸汽密封在燃油箱内部，减少燃油蒸汽排放到碳罐中，从而避免碳罐被击穿，其系统原理如图１所示㊂
图１㊀高压燃油箱系统原理
89c2051当ＰＨＥＶ以纯电模式驱动时，燃油箱隔离阀ＦＴＩＶ闭合，燃油箱与外界隔绝，燃油蒸汽被密封在燃油箱内部，碳罐不吸收燃油蒸汽；当蓄电池的电量降低到指定的下限时，发动机启动，碳罐能够被脱附清洗，燃油箱隔离阀ＦＴＩＶ打开，燃油箱
与外界进行燃油蒸汽流通，碳罐吸收燃油蒸汽㊂
２ ２㊀高压塑料燃油箱结构设计
由于密封燃油蒸汽于燃油箱内部，ＰＨＥＶ燃油箱需要承受
比传统燃油箱更高内部压力㊂传统汽车燃油箱内部压力一般为
６ １０ｋＰａ，而ＰＨＥＶ燃油箱内部压力则会高达３５ ４０ｋＰａ㊂目前绝大多数汽车燃油箱均为塑料燃油箱，仅仅依靠燃油箱本体自身材料强度是无法承受上述高压荷，因此需要塑料燃油箱本
体设计专门增强结构来提高燃油箱结构强度㊂
塑料燃油箱采用两片吹塑料成型工艺，其工艺流程如图２所示㊂首先由吹塑机口模形成两个片状型坯，燃油箱模具闭合对片状型坯预吹塑成型，预成型结束后，燃油箱模具打开，可以通过中间模放置内置零件于燃油箱内部，最后中间模退出，燃油箱模具再次闭合进行最终高压吹塑成型
㊂
图２㊀两片吹塑工艺成型流程
㊀㊀基于上述塑料燃油箱两片吹塑成型工艺特点，可以在吹塑过程中，放置若干内置立柱于燃油箱内部，连接燃油箱本体上下表面，从而增强其结构强度，其具体结构如图３所示
㊂
图３㊀ＰＨＥＶ高压塑料燃油箱结构
为了保证内置立柱与燃油箱本体之间能够有效连接且能承受燃油箱内部压力，内置立柱一般有两种材料组成，立柱两端
采用与燃油箱本体相同的材料ＨＤＰＥ，而立柱中部则选择高强度的ＰＰＡ材料，二者通过端部包胶方式实现连接㊂同时在立柱ＨＤＰＥ材料端面设置若干细小麻点，其在吹塑过程中与燃油箱内表面发生接触并融化，从而使内置立柱与燃油箱本体融合成一体㊂根据燃油箱本体结构特点，设计两种内置立柱结构：Ｈ形立柱和Ｉ形立柱，Ｈ形立柱主要布置在油泵周边区域，而Ｉ形立柱则布置在燃油箱本体其他区域㊂内置立柱具体结构如图
４所示
㊂
图４㊀内置立柱结构
３ 高压塑料燃油箱系统验证
为了验证上述ＰＨＥＶ高压塑料燃油箱系统能否满足要求，
尤其是能否承受燃油箱内部高压荷载的作用，将燃油箱实物样件放置在８２ħ环境箱中，作用－１４ ９ ３５ｋＰａ交变内压荷载
１２０００次循环㊂具体实验方法如图５所示
㊂机器人定位技术
图５㊀ＰＨＥＶ高压塑料燃油箱压力交变实验方法
实验结果显示：经过１２０００次压力交变荷载作用后，燃油箱本体无泄漏，内置立柱均完好，具体如图６所示㊂说明上述塑料燃油箱结构能够承受内部高压荷载作用，满足ＰＨＥＶ燃油箱系统要求
㊂
图６㊀ＰＨＥＶ高压塑料燃油箱压力交变实验结果
４㊀结束语
通过分析ＰＨＥＶ对燃油箱系统性能要求特点，提出了通过提高燃油箱承压能力㊁密封燃油蒸汽于燃油箱内部的解决方案，从而减少碳罐荷载，避免燃油泄漏和环境污染㊂针对塑料燃油箱自身材料力学性能不足，结合其两片吹塑成型工艺特点，在吹塑过程中，放置若干内置立柱于燃油箱本体内部，连接上下表面，从而提高燃油箱强度㊂燃油箱实物样件在８２ħ环境箱中，经过１２０００次－１４ ９ ３５ｋＰａ交变内压作用后，燃油箱本体无泄漏，内置立柱均完好，满足ＰＨＥＶ燃油箱系统要求㊂
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