出于輕量化需要，越來越多的汽車零部件都由金屬件改成塑料件，甚至一些底盤件都開始出現(xiàn)塑料的身影。

在上一期《用工程塑料造汽車懸架，這事到底靠不靠譜？》中就給大家做了技術(shù)展示和分析。

因?yàn)檫@個(gè)話題挺多爭(zhēng)議的，今天我們就接著這個(gè)往下走，聊聊其他零部件塑料化的問題。

今天我們的選題同樣是“大部件”，單就乘用車而言，體積50L左右的它，自然也逃脫不了被輕量化命運(yùn)，沒錯(cuò)，說的就是塑料油箱。

油箱最初是用冷軋鋼板焊接而成，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但由于乘用車越來越低矮，底盤平整性要求也越來越高，對(duì)油箱布置提出了不小挑戰(zhàn)。

所以歐洲的燃油箱制造商考泰斯在上世紀(jì)60年代就開始探索燃油箱的塑料化之路，因?yàn)榉€(wěn)定性好、輕量化程度高，他們研制的高密度聚乙烯（HDPE）材料至今仍是塑料油箱的主要材料。

1964年德國(guó)考泰斯公司開發(fā)出了全球第一款汽車用塑料油箱，1973年又將HDPE材料油箱應(yīng)用在了大眾的帕薩特車型上，成功實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

就大家關(guān)注的節(jié)油性這點(diǎn)來說，HDPE材料的密度只有0.95g/cm3，而金屬鋼材的密度卻有7.85 g/cm3，這兩者的密度比達(dá)到了8倍。即使為了保證強(qiáng)度塑料油箱比金屬油箱要厚一些，相同容積的塑料油箱還是比金屬油箱輕50%~60%。

不過事情總是有一些接受過程，早前就有這么一套理論：按理塑料材料比較便宜，金屬油箱肯定要比塑料油箱貴，可得出廠商是為了省成本，“減配”實(shí)錘了。

其實(shí)實(shí)際情況恰恰相反，因?yàn)樗芰嫌拖湓煨蛷?fù)雜不規(guī)整，前期需要很高的研發(fā)成本，還需要購(gòu)置昂貴的成型設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備。成本狂魔雷克薩斯、豐田等品牌逆潮流使用了很長(zhǎng)時(shí)間的鐵皮油箱，這事兒今天算是破案了。 

關(guān)于油箱的發(fā)展歷程，我們大致可以得出三個(gè)階段，從金屬油箱到塑料油箱，從單層塑料燃油箱到多層塑料油箱。你可能會(huì)問，為什么會(huì)出現(xiàn)多層油箱，這還要從塑料油箱的短板聊起。

塑料油箱并完美無缺的，比如它在耐燃油滲透性方面要比金屬油箱要差一些。大家平時(shí)可能不太關(guān)注耐燃油滲透性，它說的是，由于在行駛過程中油箱內(nèi)部壓力的不斷變化，燃油分子有向塑料油箱外部擴(kuò)散滲透的趨勢(shì)。

國(guó)六排放法的整車排放限值要求為700毫克/天。但由于HDPE材料本身分子結(jié)構(gòu)的原因，單層的塑料油箱無法有效阻擋燃油分子滲透，無法滿足法規(guī)要求。為了解決滲透性問題，現(xiàn)在的塑料油箱均采用了中間帶有阻隔層的多層殼體結(jié)構(gòu)。

塑料油箱中間的阻隔層為EVOH（乙烯/乙烯醇共聚物）對(duì)汽油分子有非常的阻隔性，能極大提升塑料油箱的抗?jié)B透性。

了解了塑料油箱的發(fā)展歷程，關(guān)于它的使用優(yōu)勢(shì)，以及消費(fèi)者存在的一些擔(dān)憂，我給大家做了以下梳理。

1) 碰撞安全性和防火性能

相比塑料，金屬材料的扎實(shí)感會(huì)給人帶來安全感。當(dāng)發(fā)生追尾或者碰撞事故時(shí)，油箱受到?jīng)_擊可能會(huì)擠壓變形甚至破裂，一旦漏油被引燃后果不堪設(shè)想。

由于金屬和塑料的材料性質(zhì)差異，在受到?jīng)_擊時(shí)兩者所展現(xiàn)的情況肯定是不一樣的。

但與我們想象中不同，金屬油箱一般是焊接而成的，焊接處是最薄弱的地方，在受到撞擊時(shí)焊接處反而更容易發(fā)生斷開破裂，更重要的是金屬碰撞容易會(huì)產(chǎn)生火花的，這一點(diǎn)非常的危險(xiǎn)。因此通常金屬油箱會(huì)位于前后軸之間，減少追尾或者正碰時(shí)油箱受到擠壓進(jìn)而燃燒爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

塑料油箱因?yàn)槭褂酶咝阅芄こ趟芰献鳛樵牧?，有不弱于金屬材料的抗沖擊能力。更重要的，塑料油箱是一體吹塑成型制作出來，也就是像雞蛋殼一樣，嚴(yán)絲合縫的，在-40℃和+90℃的極限溫度下仍然可以保持不錯(cuò)的彈性和剛性，這是金屬油箱不具備的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)然理論還得實(shí)際測(cè)試論證才行，為了驗(yàn)證油箱的抗擊能力，在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)就會(huì)進(jìn)行一些沖擊試驗(yàn)，比如抗沖擊性試驗(yàn)、角錘沖擊試驗(yàn)等，就是用來評(píng)價(jià)經(jīng)受外部能量沖擊后，油箱是否還能保持完整無缺。

抗沖擊性試驗(yàn)，是為了驗(yàn)證受到猛然的正面撞擊后油箱是否會(huì)破裂。需要將塑料油箱固定置于滑軌上，然后通過液壓線性作動(dòng)器對(duì)油箱正面和反面進(jìn)行沖擊測(cè)試，最大沖擊加速度可以達(dá)到100G。

角錘沖擊，是為了考核塑料油箱的耐低溫沖擊性能。塑料油箱會(huì)置于-40℃低溫環(huán)境箱保持24h，接著用角錘沖擊試驗(yàn)儀以30J能量沖擊油箱易損傷部位。

考慮到會(huì)遭受外界起火的極端情況，塑料油箱還進(jìn)行會(huì)耐火性試驗(yàn)。即使萬一塑料油箱真的不慎著火燃燒了，油箱也只會(huì)逐漸開始融化，根本沒有足夠的時(shí)間受熱膨脹而發(fā)生爆炸，所以大家完全不需要對(duì)塑料油箱的安全性所擔(dān)心。

燃油箱經(jīng)過預(yù)熱后，會(huì)直接暴露在自由燃燒的火焰上60s, 接著加上阻燃隔離罩進(jìn)行間接燃燒，完成所有的步驟后，再觀察燃油箱的泄露情況。

2) 產(chǎn)品性能

安全性雖然是我們首先考慮的因素，但也不能以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量為代價(jià)。油箱由金屬材質(zhì)過渡到塑料材質(zhì)，哪些性能會(huì)受到影響呢？

汽車燃油箱按材料的不同一般可分為單層塑料油箱，多層塑料油箱以及金屬油箱，通過對(duì)不同材質(zhì)油箱的特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)塑料油箱的抗腐蝕性非常的優(yōu)秀。

金屬油箱生銹不是新鮮事兒，雖然表面經(jīng)過了鍍鎳鋅處理，但因?yàn)槲挥谲嚨?，剮蹭在所難免，生銹因此很常見；另外汽油中常?；煊碗s質(zhì)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的浸泡后金屬鋼材可能會(huì)被逐漸腐蝕而產(chǎn)生雜質(zhì)，進(jìn)而可能堵塞油路。

相比之下，塑料油箱因?yàn)閷?duì)酸、堿、鹽等抗腐蝕能力遠(yuǎn)大于鋼板，十分適宜在污染較大的區(qū)域使用。

雖然金屬和塑料的材料特性的差異，導(dǎo)致油箱產(chǎn)品在性能上會(huì)有所不同，塑料油箱代替金屬油箱并不會(huì)降低油箱的性能。進(jìn)入市場(chǎng)前都需要進(jìn)行嚴(yán)格的性能檢測(cè)，比如燃油箱蓋的密封性、振動(dòng)耐久性試驗(yàn)、耐壓性試驗(yàn)等多項(xiàng)試驗(yàn)，為的就是保證它足夠可靠。

振動(dòng)耐久性試驗(yàn)：往油箱中加入額定容量的水，密封好所有的進(jìn)、出口，然后在水平和垂直方向分別進(jìn)行振動(dòng)耐久試驗(yàn)，需要觀察油箱是否有破裂和泄露。

因?yàn)槭桥c地板連接，油箱受到的振動(dòng)沖擊還是很強(qiáng)烈的，這類測(cè)試很有強(qiáng)的實(shí)際使用參考意義。

耐壓性試驗(yàn)：往油箱中加入額定容量的水，保持50℃的環(huán)境溫度，密封好所有的進(jìn)、出口，向油箱施加30kPa的壓力，保持壓力5小時(shí)，需要檢查油箱是否泄漏。

就好比人的肺部，大家也會(huì)擔(dān)心油箱會(huì)不會(huì)經(jīng)受不住壓力，哪天給泄氣了。耐壓測(cè)試就是用來評(píng)估油箱的密封性是不是足夠好，夠不夠抗壓。

汽車的塑料化當(dāng)下已經(jīng)成為了一大發(fā)展趨勢(shì)，車用的材料也逐漸從金屬向塑料過渡，要知道塑料可比金屬要輕很多，可以很大程度減輕車體的重量，同時(shí)還可以降低制造成本。

20世紀(jì)70年代時(shí)塑料使用量占汽車總質(zhì)量的比例只有2%～3%，到現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到翻了幾倍達(dá)到了8%~10%?？梢哉f，一輛車的塑料使用量越多，是汽車制造技術(shù)更先進(jìn)的體現(xiàn)之一。

從油箱的升級(jí)過程，我們就可以看到汽車技術(shù)發(fā)展的縮影。雖然塑料材質(zhì)看起來會(huì)給人的廉價(jià)的感覺，但用于造車的工程塑料全都是經(jīng)過嚴(yán)格性能考驗(yàn)的，大可不必“談塑色變”。