基于UG的國六汽油燃油箱容積校核方法

關鍵詞：燃油箱;容積校核;UG軟件

0 引言

燃油供給系統是汽車的動力來源，燃油箱是固定于汽車上用于存儲燃油的獨立箱體總成[1]，是燃油供給系統的主要部件。作為整車上存儲燃料的主要容器，燃油箱額定容積是決定整車續航里程的要素之一。因汽油特性原因，燃油箱總成必須具備至少一個通氣閥，在汽油因溫度、壓力變化等原因導致燃油箱內部壓力上升時可以及時泄壓。該閥一般為常開狀態，通過管路連接至炭罐。整車在日常使用過程中，因轉彎、上下坡等工況下，汽油在燃油箱內部的液面也會相應變化。在極端工況下，液態汽油會從通氣閥溢出至炭罐導致炭罐失效，甚至極端情況下，汽油可能淹沒整個炭罐并溢出至地面，引發安全問題。

為避免該問題，需要在開發階段對燃油箱的容積進行校核。本文通過UG 軟件的模擬液面功能，對燃油箱容積校核提出了具體的方法。

1 燃油加注說明

車輛燃油加注過程實際上是燃油和燃油箱內部燃油蒸氣的置換過程。隨著燃油的進入，燃油箱內部的燃油蒸氣排出到外界大氣當中。為滿足國六階段VII 型試驗（加油污染物排放）要求[2]， 該部分燃油蒸氣需要經過炭罐的過濾，將燃油蒸氣里面的汽油分子通過炭粉吸附后，排出干凈的空氣。

為避免燃油加注時液態燃油進入炭罐，國六燃油箱新增加了油位控制閥。當燃油液面淹沒油位控制閥的通氣孔時，因燃油蒸氣無法快速排出燃油箱，內部的壓力上升實現跳槍[3]。故通過調整油位控制閥的通氣孔高度，即可實現控制跳槍時的燃油加注量。國六汽油車燃油加注簡圖如圖1 所示。

2 燃油箱容積校核

根據燃油加注過程分析，為保證燃油箱額定容積（車輛制造廠規定加注的容積）的準確性，需要校對水平面下設計容積（額定容積和不可用容積之和，其中不可用容積為無法通過燃油泵泵出的體積）液面和液位控制閥通氣孔高度關系。為減少極端工況下液態燃油進入炭罐的可能，同時為保證燃油箱通氣性，需要校對設計容積與燃油箱總容積（燃油箱內部最大體積）的占比。校對各工況下設計容積液面和翻車閥及通氣閥的位置關系，必須至少有一個閥是未被燃油淹沒的。

2.1 燃油箱容積利用率校核

打開UG 軟件進入建模模塊，打開燃油箱數模， 封閉燃油箱所有開口后成封閉的箱體。選擇菜單欄命令“分析”，進入內部容積計算器，打開內部容積計算器對話框，如圖2 所示。

點擊計算，得出燃油箱總容積，指定高度方向選擇ZC，在高度輸入6（燃油泵泵油所需的最低液面高度）， 得到不可用容積（圖3）。

設計容積按照公式（1）計算。

V1=V2+V3 （ 1）式中 V1——設計容積，單位L

V2 ——額定容積，單位L

V3 ——不可用容積，單位L

容積利用率按照公式（2）計算，容積利用率應≤ 87%。

P=V1/V4×100% （ 2）式中 P——容積利用率

V1——設計容積，單位L

V4——燃油箱總容積，單位L

2.2 燃油箱設計容積校核

將整車最大技術條件定義的最大爬坡角度（如16.7°）作為前后左右傾斜的校核角度，則設計容積校核包含5 種工況，分別為水平面下、前傾16.7°、后傾16.7°、左傾16.7°以及右傾16.7°。

2.2.1 水平面下設計容積校核

進入UG 內部容積計算器模塊，指定高度方向選擇ZC，方法處選擇體積，在體積輸入設計容積，點擊“添加新集”得到水平面下設計容積對應的液面（圖4）。水平面下設計容積液面高度應與油位控制關閉高度重合，且不應淹沒翻車閥。

2.2.2 前傾16.7°下設計容積校核

首先新建前傾16.7°的基準平面。點擊菜單命令：插入——基準/ 點——基準平面，新建前傾16.7°基準平面（圖5）。指定高度方向選擇前傾16.7°基準平面，方法處選擇體積，在體積輸入設計容積，點擊“添加新集”得到前傾16.7°設計容積對應的液面（圖6）。前傾16.7°設計容積對應的液面不應同時淹沒翻車閥和油位控制閥。

其余后傾16.7°、左傾16.7°和右傾16.7°工況設計容積校核參照前傾16.7°方法，均要求相應的設計容積對應的液面不應同時淹沒翻車閥和油位控制閥。

3 總結

本文通過UG 的內部容積計算器的模擬液面功能，準確的模擬出各工況下的燃油液面。通過對比液面與相應的校核參照，實現對各工況燃油箱容積液面的精確校核。該方法已在多個燃油箱開發過程實施，模擬液面校核與實物實際校核的結果相符程度高，對于燃油箱開發過程中容積校核提供了較可靠的理論依據。