汽車燃油管質量安全風險監測分析與研究

麥麗菊，王熾軍

(廣州機械科學研究院有限公司，廣東廣州 510700)

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汽車燃油管質量安全風險監測分析與研究

麥麗菊，王熾軍

(廣州機械科學研究院有限公司，廣東廣州 510700)

摘要：針對汽車燃油管存在開裂漏油的現象，對汽車燃油管的高溫爆破壓力、屈服應力和斷裂伸長率、脈沖壓力循環4項指標進行風險監測，對監測數據進行分析；對高溫爆破壓力、屈服應力和斷裂伸長率、脈沖壓力循環4項指標進行等級劃分：高溫爆破壓力為可容許風險A、脈沖壓力循環為中等風險M、屈服應力和斷裂伸長率為嚴重風險S；最后給出了控制燃油管質量安全風險的相關建議。

關鍵詞：燃油管；風險監測；質量安全

0引言

汽車燃油管是汽車供油系統用以輸送燃油的一類管狀橡膠制品，主要包括燃油輸油管和給發動機供應燃料的燃油管，是非常重要的安全件。燃油管作為發動機工作的大動脈，其結構走向比較復雜，其固定支撐位置也受到發動機本身的限制，由發動機布置決定。燃油管不僅承受發動機自身振動的作用，還要承受燃油本身的高頻脈沖作用，當它的自振頻率與發動機不合適時，在外界的激振力作用下，會產生共振現象，使燃油管發生開裂泄漏，或是與發動機上的零件碰撞有破裂漏油的風險，工作條件非常惡劣。它的壽命不僅影響整機的可靠性，而且其失效后泄漏的燃油與排氣管等高溫零部件接觸后會引發火災。

某市汽車保有量2013年已經突破250萬，經過走訪調查該市各大汽配城，汽車燃油管魚目混珠。因此有必要開展對燃油管的風險監測。此次風評產品對象選取危險性最高的靠近發動機電噴共軌系統的電噴燃油軟管。

1電噴燃油軟管的質量安全風險

1.1電噴燃油軟管的質量安全風險表現

劣質電噴燃油管產品的使用可能發生油管開裂、外表腐蝕或接頭脫落，導致燃油泄漏，其主要安全風險表現如下：

(1)車輛動力不足。輕微時，由于燃油外漏導致進入發動機燃燒室燃油不足，造成車輛動力不足。

(2)造成其他車輛打滑。嚴重時，可能漏到發動機氣缸蓋上，然后再滴落到路面上，可能會對其他車主造成打滑的風險。

(3)車輛自燃。嚴重時，燃油碰到炙熱的發動機零部件，如排氣歧管，可能導致發動機艙內起火，引發嚴重的安全事故，造成人身傷害和財產損失。

1.2電噴燃油軟管的質量安全風險監測指標危害機制

此次對汽車燃油管的高溫爆破壓力、屈服應力和斷裂伸長率、脈沖壓力循環指標進行監測，其中高溫爆破壓力和脈沖壓力循環是影響燃油管性能的重要因素。

(1)高溫爆破壓力為燃油管在高溫下的爆破性能。由于普通汽車行駛時使用溫度為60 ℃，剛停車時達到120 ℃，故燃油管必須保證高溫下有較好的抗爆破壓力。

(2)脈沖壓力循環為燃油管抵抗脈沖壓力疲勞的能力。燃油管不僅承受發動機自身振動的作用，還要承受燃油本身的高頻脈沖作用，當它的自振頻率與發動機不合適時，在外界激振力的作用下，會產生共振現象，使燃油管發生開裂泄漏。故燃油管必須具有能抵抗燃油脈沖壓力而不破損的能力。

(3)屈服應力和斷裂伸長率。材料具有較大的斷裂伸長率，表征材料抗沖擊時有一定的單性伸長，不會立即脆斷，這對于保證燃油管正常工作具有至關重要的作用。

1.3監測指標相關國內外標準狀況

對于燃油管的質量安全要求，國外標準有GM 6130M、TL-52424、TL-VW52255、ES-X60617及ES-X60618標準等[1-5]，都對檢測方法有比較完善的規范。我國汽車燃油管標準方面，目前有QC/T 798-2008《汽車用多層塑料油管》、GB/T 24141.1-2009《內燃機燃油管路用橡膠軟管和純膠管 規范 第1部分：柴油燃料》、GB/T 24141.2-2009《內燃機燃油管路用橡膠軟管和純膠管 規范 第2部分：汽油燃料》等相關標準[6-8]。這些標準在生產企業給主機廠配套時有較強的應用與控制。

2風險監測實施

2.1采樣

此次汽車燃油管的風險監測采集樣品共20批次，全部是靠近發動機電噴共軌系統的電噴燃油軟管，樣品包括歐美7批次、日韓7批次、國產6批次，采樣地點為某市內的汽配批發城。具體樣品構成及批次如表1所示。

備注：根據樣品購買價格區分檔次，分別記為低端產品(<50元)、中端產品(50～99元)、高端產品(≥100元)。

2.2檢驗依據和檢驗項目

對汽車燃油管的高溫爆破壓力、屈服應力和斷裂伸長率、脈沖壓力循環4項指標進行風險監測。相關檢測方法如表2所示，具體監測指標限量及判定依據如表3所示。

備注：脈沖壓力循環限值要求根據標準推導得出：歐標常溫爆破壓力限值為5 MPa，它是高溫爆破壓力下的8/3倍，所有疲勞試驗后的限值要求降低25%。

2.3檢測結果與分析

2.3.1高溫爆破壓力

20批次樣品中，高溫爆破壓力檢測結果大于1.875 MPa的有20批次，全部達到歐洲標準限值要求及國內標準限值要求。如果自定義劃分限值不小于5.1 MPa(均值)為優質品，有8批次為優質品。分布如圖1所示。

20批次樣品中，按車型分，歐美系列7個批次中有3個為優質品，優質率為43%；日韓系列7個批次中有1個為優質品，優質率為14%；國產系列6個批次中有4個為優質品，優質率為67%。按檔次分，低檔產品8個批次中有3個為優質品，優質率為38%；中檔產品8個批次中有2個為優質品，優質率為25%；高檔產品4個批次中有3個為優質品，優質率為75%。按知名度分，較有名原廠專用產品14個批次中有7個為優質品，優質率為50%；雜牌裁剪通用產品6個批次中有1個為優質品，優質率為17%。

2.3.2屈服應力和斷裂伸長率

(1)屈服應力

20批次樣品中，屈服應力在擠壓方向達標共5批次，檢測結果大于25 N/mm2(歐標)的有4批次，在24 N/mm2(國標)～25 N/mm2(歐標)之間的有1批次，其他15批次未達標；在垂直方向，檢測結果大于25 N/mm2(歐標/國標)的有0批次，大于10 N/mm2(德標)的有4批次，同時滿足國標及德標的有0批次。分布如圖2所示。

由于屈服應力在垂直方向所有樣品都不滿足歐標/國標，在只考慮擠壓方向的情況下，達標的定義為良好品。那么：在20批次樣品中，按車型分，歐美系列7個批次中有3個為良好品，良好率為43%；日韓系列7個批次中有0個為良好品，良好率為0%；國產系列6個批次中有2個為良好品，良好率為33%。按檔次分，低檔產品8個批次中有2個為良好品，良好率為25%；中檔產品8個批次中有1個為良好品，良好率為13%；高檔產品4個批次中有2個為良好品，良好率為50%。按知名度分，較有名原廠專用產品14個批次中有5個為良好品，良好率為36%；雜牌裁剪通用產品6個批次中有0個為良好品，良好率為0%。

(2)斷裂伸長率

20批次樣品中，斷裂伸長率在擠壓方向達標共6批次，檢測結果大于350%(歐標)的有0批次，在170%(國標)～350%(歐標)之間的有6批次，其他14批次未達標；在垂直方向達標共20批次，檢測結果大于350%(歐標)的有17批次，在170%(國標)～350%(歐標)之間的有3批次。分布如圖3所示。

由于斷裂伸長率在垂直方向17個批次都滿足歐標，在擠壓方向只有6個批次滿足國標，定義以上兩者交集為優良品(共6批次)。那么：在20批次樣品中，按車型分，歐美系列7個批次中有1個為優良品，優良率為14%；日韓系列7個批次中有1個為優良品，優良率為14%；國產系列6個批次中有4個為優良品，優良率為66%。按檔次分，低檔產品8個批次中有3個為優良品，優良率為38%；中檔產品8個批次中有1個為優良品，優良率為13%；高檔產品4個批次中有2個為優良品，優良率為50%。按知名度分，較有名原廠專用產品14個批次中有5個為優良品，優良率為36%；雜牌裁剪通用產品6個批次中有1個為優良品，優良率為17%。

2.3.3脈沖壓力循環

20批次樣品中，全部通過氣密性檢查，未見氣泡產生，且脈沖壓力循環后樣件未見泄漏。

脈沖壓力循環后進行常溫爆破，壓力達標共16批次，檢測結果大于3.750 MPa(歐標)的有14批次，在2.572 MPa(國標)～3.750 MPa(歐標)之間的有2批次，其他4批次未達標。分布如圖4所示。

由于脈沖壓力循環后進行常溫爆破壓力大部分達標，滿足歐標的定義為優質品。那么： 20批次樣品中，按車型分，歐美系列7個批次中有6個為優質品，優質率為86%；日韓系列7個批次中有4個為優質品，優質率為57%；國產系列6個批次中有4個為優質品，優質率為67%。按檔次分，低檔產品8個批次中有4個為優質品，優質率為50%；中檔產品8個批次中有6個為優質品，優質率為75%；高檔產品4個批次中有4個為優質品，優質率為100%。按知名度分，較有名原廠專用產品14個批次中有11個為優質品，優質率為79%；雜牌裁剪通用產品6個批次中有3個為優質品，優質率為50%。

3風險監測結果評估

此次風險監測共檢驗了20批次樣品，高溫爆破壓力全部達到歐標及國標要求，未達優質品共12批次。屈服應力在擠壓方向達國標有5批次，而垂直方向達國標0批次，但滿足德標的有4批次，未達良好品共15批次。斷裂伸長率在擠壓方向達標有6批次，在垂直方向全部達標，未達優良品共14批次。脈沖壓力循環全部通過氣密性檢查，未見氣泡產生，且脈沖壓力循環后樣件未見泄漏，循環后進行常溫爆破壓力達標共16批次，未達優質品共4批次。詳見表4。

從表4可知，所有樣品監測項目達標情況排序為：屈服應力<斷裂伸長率<脈沖壓力循環<高溫爆破壓力，由于高溫爆破壓力全部達標，傷害發生的可能性發生概率等級為“Ⅷ”級，則該項指標風險等級為“A可容許風險”。下面將對其他不同監測項目進行全面的分析。

備注：數據中，帶框代表未達歐標/國標，帶下劃線表示達到國標未達到歐標，其他表示達到歐標/國標。

3.1脈沖壓力循環風險分析

3.1.1傷害程度分析

脈沖壓力循環是檢驗燃油管經過長期使用后的狀況，關注管件松脫、壓力泄漏等問題，如果該指標較差，會造成燃油管破裂，燃油泄漏碰到炙熱的發動機零部件，如排氣歧管，可能導致發動機艙內起火，引發嚴重的安全事故，造成人身傷害和財產損失。

因此，根據GB/T 22760-2008《消費品安全風險評估通則》[9]4.4.1條，脈沖壓力循環傷害程度判定為“非常嚴重”等級。

3.1.2傷害發生的可能性分析

當消費者在炎熱的夏季(占全年時間的1/4)開車行駛中，使用了脈沖壓力循環指標較差的汽車燃油管破裂漏油，碰到炙熱的排氣歧管，導致發動機艙內起火，造成人身傷害。對此，作者根據風評監測指標的結果，并組織20位車主進行討論分析，通過以下步驟估算該傷害發生的可能性：

步驟一，由于燃油管抗爆破壓力性能差，在發動機工作中可能破裂。在20批次樣品中，脈沖壓力循環有4批次未達標，估算發生概率為1/5。

步驟二，汽車在長期使用過程中，每次更換機油保養時順便檢查燃油管的外觀是否有腐蝕現象，如發現即時更換，可有效降低該產品的使用風險。車主認為發生的可能性估計為1/20。

步驟三，泄漏的汽油可能滴落碰到炙熱的排氣尾管上引起發動機艙內起火，車主認為發生的可能性估計為3/20。因為排氣尾管在相對燃油管位置的低處及順風處，部分雙排氣管車型、汽車行駛速度或加速度更大時發生的可能性將會更大。

步驟四，車輛行駛中發動機艙起火，造成駕駛員驚慌撞車、未及時停車逃亡等情況，車主認為造成人身傷害的概率估計為1/10。

因此，經過以上估算，得到脈沖壓力循環的風險概率=1/4×1/5×1/20×3/20×1/10>1/100 000。根據GB/T 22760-2008《消費品安全風險評估通則》[9]，發生概率等級為“Ⅵ”級。

根據風險矩陣法，綜合傷害程度和傷害發生可能性分析，此次監測樣品中脈沖壓力循環風險等級為“M中等風險”。

3.2屈服應力和斷裂伸長率風險分析

3.2.1傷害程度分析

屈服應力與斷裂伸長率一同分析，是因為2個監測指標都是檢驗燃油管的力學性能。通常車輛碰撞較厲害時，燃油管受到較大的加速度沖擊，在擠出方向或垂直方向都可能受到快速拉伸，燃油管的屈服應力及斷裂伸長率性能較差時會破損導致漏油，可能導致發動機艙內起火，引發嚴重的安全事故，造成人身傷害和財產損失。

因此，根據GB/T 22760-2008《消費品安全風險評估通則》[9]4.4.1條，屈服應力和斷裂伸長率傷害程度判定為“非常嚴重”等級。

3.2.2傷害發生的可能性分析

當消費者在開車行駛中發生碰撞，嚴重時燃油管將受到較大加速度沖擊發生斷裂導致漏油，可能導致發動機艙內起火，引發嚴重的安全事故，造成人身傷害和財產損失。對此，作者根據風評監測指標的結果，并組織20位車主進行討論分析，通過以下步驟估算該傷害發生的可能性：

步驟一，汽車發生碰撞，有時情況嚴重。2013年全國道路交通事故198 394起，死亡人數58 539人，平均3.39起交通事故死1人，那么估算碰撞時情況嚴重發生的概率為1/3.39。

步驟二，汽車發生嚴重碰撞時，燃油管可能受到較大沖擊，車主認為發生的可能性估計為1/10。嚴重碰撞時，汽車各個部件承受嚴重的沖擊而產生脫落，燃油管兩端的連接部件將對燃油管進行拉伸或擠壓，其他部件也有可能脫落擠壓燃油管。

步驟三，燃油管在受到較大沖擊時由于屈服應力和斷裂伸長率性能差而造成斷裂。在20批次樣品中，屈服應力未達良好品共15批次，斷裂伸長率未達優良品共14批次，估算發生概率為15/20。

步驟四，泄漏的汽油可能滴落碰到炙熱的排氣尾管引起發動機艙內起火，車主認為發生的可能性估計為3/20。因為排氣尾管相對在燃油管位置的低處及順風處，部分雙排氣管車型、汽車行駛速度或加速度更大時發生的可能性將會更大。

步驟五，車輛行駛中發動機艙起火，造成駕駛員驚慌撞車、未及時停車逃亡等情況，車主認為造成人身傷害的概率估計為1/10。

因此，經過以上估算，得到屈服應力和斷裂伸長率的風險概率=1/3.39×1/10×15/20×3/20×1/10>1/10 000。根據GB/T 22760-2008《消費品安全風險評估通則》[9]，發生概率等級為“Ⅴ”級。

根據風險矩陣法，綜合傷害程度和傷害發生可能性分析，此次監測樣品中屈服應力和斷裂伸長率風險等級為“S嚴重風險”。

3.3風險等級評估初步結論

根據GB/T 22760-2008《消費品安全風險評估通則》[9]的矩陣分析法，此次風險監測指標的風險等級劃分如表5所示。

依據歐盟通用產品安全指令“非食品類消費品風險評估指南”規定的原則，汽車燃油管質量安全總體風險等級可判定為“S嚴重風險”級別。

4結論

從此次風險監測結果可以看出：燃油管目前存在比較嚴重的質量安全風險，這必將阻礙汽車零部件產業的健康發展。為此，作者提出以下幾點建議：

(1)加強對相關產品風險指標的監測觀察。由于此次風險監測樣品數量較少，以及風險指標檢測方法并不模擬實際工況，不能完全反映地區行業質量安全水平。因此建議相關企業能加強汽車燃油管的技術研究，優化風險指標檢測方法。

(2)消費者在保養汽車時應關注燃油管的外觀狀況。為避免發生不必要的漏油事故，汽車在長期使用過程中，每次更換機油保養時車主應該順便檢查燃油管的外觀是否有腐蝕、毛刺起毛或脫落等現象，如發現即時更換，更換時檢查更換的產品是原廠專用件還是雜牌裁剪通用件，可有效降低行車安全事故的發生。

(3)對燃油管新材料的技術進行深入研究。由于屈服應力及斷裂伸長率的監測結果存在較大的風險，而該項指標主要由材料基礎性能及產品加工工藝兩方面決定，建議出臺更多政策支持安全、節能和環保的汽車燃油管新材料研發，吸引更多企業對新一代燃油管進行深入研究。

參考文獻:

【1】GM 6130M-2004 Fuel and Oil Resistant Coupled Hose Assembly[S].

【2】TL-52424德國大眾汽車標準[S].

【3】TL-VW52255德國大眾汽車標準[S].

【4】ES-X60617[S].

【5】ES-X60618[S].

【6】QC/T 798-2008汽車用多層塑料油管[S].

【7】GB/T 24141.1-2009內燃機燃油管路用橡膠軟管和純膠管 規范 第1部分：柴油燃料[S].

【8】GB/T 24141.2-2009內燃機燃油管路用橡膠軟管和純膠管 規范 第2部分：汽油燃料[S].

【9】GB/T 22760-2008消費品安全風險評估通則[S].

Quality Safety Risk Monitor & Analysis for Automobile Fuel Line

MAI Liju,WANG Chijun

(Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co., Ltd.,Guangzhou Guangdong 510700,China)

Keywords:Fuel line; Risk monitoring;Quality safety

Abstract:Aiming at the occurrence of cracking and leaking of the automobile fuel line,risk monitoring and data assessment were implemented on 4 indexes including high temperature blasting pressure,yield stress,breaking elongation and the pulse pressure circulation of the automobile fuel line,and risk classification to these 4 indexes were evaluated as follows: high temperature blasting pressure as acceptable risk A,the pulse pressure circulation as medium risk M,and yield stress and breaking elongation as severe risk S. Eventually proposals at controlling the quality safety risk of automobile fuel line were put forth.

收稿日期：2016-03-16

作者簡介：麥麗菊(1980—),女，工學學士，工程師，研究方向為實驗室質量控制。E-mail:45942344@qq.com。

中圖分類號:U461.91

文獻標志碼：B

文章編號：1674-1986(2016)04-078-05