油箱是选塑料还是铁皮，学问原来这么多

出于轻量化需要，越来越多的汽车零部件都由金属件改成塑料件，甚至一些底盘件都开始出现塑料的身影。

我们在上一期《用工程塑料造汽车悬架，这事到底靠不靠谱？》中就给大家做了技术展示和分析。

因为这个话题挺多争议的，今天我们就接着这个往下走，聊聊其他零部件塑料化的问题。

今天我们的选题同样是“大部件”，单就乘用车而言，体积50L左右的它，自然也逃脱不了被轻量化命运，没错，说的就是塑料油箱。

油箱也赶塑料化潮流

油箱最初是用冷轧钢板焊接而成，结构比较简单，但由于乘用车越来越低矮，底盘平整性要求也越来越高，对油箱布置提出了不小挑战。

所以欧洲的燃油箱制造商考泰斯在上世纪60年代就开始探索燃油箱的塑料化之路，因为稳定性好、轻量化程度高，他们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年德国考泰斯公司开发出了全球第一款汽车用塑料油箱，1973年又将HDPE材料油箱应用在了大众的帕萨特车型上，成功实现量产。

就大家关注的节油性这点来说，HDPE材料的密度只有0.95g/cm3，而金属钢材的密度却有7.85 g/cm3，这两者的密度比达到了8倍。即使为了保证强度塑料油箱比金属油箱要厚一些，相同容积的塑料油箱还是比金属油箱轻50%~60%。

不过事情总是有一些接受过程，早前就有这么一套理论：按理塑料材料比较便宜，金属油箱肯定要比塑料油箱贵，可得出厂商是为了省成本，“减配”实锤了。

其实实际情况恰恰相反，因为塑料油箱造型复杂不规整，前期需要很高的研发成本，还需要购置昂贵的成型设备和检测设备。成本狂魔雷克萨斯、丰田等品牌逆潮流使用了很长时间的铁皮油箱，这事儿今天算是破案了。

关于油箱的发展历程，我们大致可以得出三个阶段，从金属油箱到塑料油箱，从单层塑料燃油箱到多层塑料油箱。你可能会问，为什么会出现多层油箱，这还要从塑料油箱的短板聊起。

塑料油箱并完美无缺的，比如它在耐燃油渗透性方面要比金属油箱要差一些。大家平时可能不太关注耐燃油渗透性，它说的是，由于在行驶过程中油箱内部压力的不断变化，燃油分子有向塑料油箱外部扩散渗透的趋势。

国六排放法的整车排放限值要求为700毫克/天。但由于HDPE材料本身分子结构的原因，单层的塑料油箱无法有效阻挡燃油分子渗透，无法满足法规要求。为了解决渗透性问题，现在的塑料油箱均采用了中间带有阻隔层的多层壳体结构。

塑料油箱中间的阻隔层为EVOH（乙烯/乙烯醇共聚物）对汽油分子有非常的阻隔性，能极大提升塑料油箱的抗渗透性。

塑料油箱的安全性和产品性能

了解了塑料油箱的发展历程，关于它的使用优势，以及消费者存在的一些担忧，我给大家做了以下梳理。

1) 碰撞安全性和防火性能

相比塑料，金属材料的扎实感会给人带来安全感。当发生追尾或者碰撞事故时，油箱受到冲击可能会挤压变形甚至破裂，一旦漏油被引燃后果不堪设想。

由于金属和塑料的材料性质差异，在受到冲击时两者所展现的情况肯定是不一样的。

但与我们想象中不同，金属油箱一般是焊接而成的，焊接处是最薄弱的地方，在受到撞击时焊接处反而更容易发生断开破裂，更重要的是金属碰撞容易会产生火花的，这一点非常的危险。因此通常金属油箱会位于前后轴之间，减少追尾或者正碰时油箱受到挤压进而燃烧爆炸的风险。

塑料油箱因为使用高性能工程塑料作为原材料，有不弱于金属材料的抗冲击能力。更重要的，塑料油箱是一体吹塑成型制作出来，也就是像鸡蛋壳一样，严丝合缝的，在-40℃和+90℃的极限温度下仍然可以保持不错的弹性和刚性，这是金属油箱不具备的优点。

当然理论还得实际测试论证才行，为了验证油箱的抗击能力，在产品开发时就会进行一些冲击试验，比如抗冲击性试验、角锤冲击试验等，就是用来评价经受外部能量冲击后，油箱是否还能保持完整无缺。

抗冲击性试验，是为了验证受到猛然的正面撞击后油箱是否会破裂。需要将塑料油箱固定置于滑轨上，然后通过液压线性作动器对油箱正面和反面进行冲击测试，最大冲击加速度可以达到100G。

角锤冲击，是为了考核塑料油箱的耐低温冲击性能。塑料油箱会置于-40℃低温环境箱保持24h，接着用角锤冲击试验仪以30J能量冲击油箱易损伤部位。

考虑到会遭受外界起火的极端情况，塑料油箱还进行了耐火性试验。即使万一塑料油箱真的不慎着火燃烧了，油箱也只会逐渐开始融化，根本没有足够的时间受热膨胀而发生爆炸，所以大家完全不需要对塑料油箱的安全性所担心。

燃油箱经过预热后，会直接暴露在自由燃烧的火焰上60s, 接着加上阻燃隔离罩进行间接燃烧，完成所有的步骤后，再观察燃油箱的泄露情况。

2) 产品性能

安全性虽然是我们首先考虑的因素，但也不能以牺牲产品质量为代价。油箱由金属材质过渡到塑料材质，哪些性能会受到影响呢？

汽车燃油箱按材料的不同一般可分为单层塑料油箱，多层塑料油箱以及金属油箱，通过对不同材质油箱的特点，可以发现塑料油箱的抗腐蚀性非常的优秀。

金属油箱生锈不是新鲜事儿，虽然表面经过了镀镍锌处理，但因为位于车底，剐蹭在所难免，生锈因此很常见；另外汽油中常常混有杂质，经过长时间的浸泡后金属钢材可能会被逐渐腐蚀而产生杂质，进而可能堵塞油路。

相比之下，塑料油箱因为对酸、碱、盐等抗腐蚀能力远大于钢板，十分适宜在污染较大的区域使用。

虽然金属和塑料的材料特性的差异，导致油箱产品在性能上会有所不同，塑料油箱代替金属油箱并不会降低油箱的性能。进入市场前都需要进行严格的性能检测，比如燃油箱盖的密封性、振动耐久性试验、耐压性试验等多项试验，为的就是保证它足够可靠。

振动耐久性试验：往油箱中加入额定容量的水，密封好所有的进、出口，然后在水平和垂直方向分别进行振动耐久试验，需要观察油箱是否有破裂和泄露。

因为是与地板连接，油箱受到的振动冲击还是很强烈的，这类测试很有强的实际使用参考意义。

耐压性试验：往油箱中加入额定容量的水，保持50℃的环境温度，密封好所有的进、出口，向油箱施加30kPa的压力，保持压力5小时，需要检查油箱是否泄漏。

就好比人的肺部，大家也会担心油箱会不会经受不住压力，哪天给泄气了。耐压测试就是用来评估油箱的密封性是不是足够好，够不够抗压。

AL频道小结

汽车的塑料化当下已经成为了一大发展趋势，车用的材料也逐渐从金属向塑料过渡，要知道塑料可比金属要轻很多，可以很大程度减轻车体的重量，同时还可以降低制造成本。

20世纪70年代时塑料使用量占汽车总质量的比例只有2%～3%，到现在已经达到翻了几倍达到了8%~10%。可以说，一辆车的塑料使用量越多，是汽车制造技术更先进的体现之一。

从油箱的升级过程，我们就可以看到汽车技术发展的缩影。虽然塑料材质看起来会给人的廉价的感觉，但用于造车的工程塑料全都是经过严格性能考验的，大可不必“谈塑色变”。