柴油車輛主副油箱轉(zhuǎn)換原理及時(shí)間控制

王振偉 王海峰 鄭德余

北汽福田汽車股份有限公司諸城奧鈴汽車廠 山東諸城 262200

1 雙油箱車輛工作原理

1.1 主副油箱工作原理

在低溫啟動(dòng)時(shí)采用-35#油箱燃油，0#柴油油箱由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水加熱，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水把0#油箱的柴油加熱解蠟后，再切換至0#油箱油路，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火前需將供油油路切換至-35#油箱，以確保下次啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃油為-35#柴油。示意圖如下：

1.2 轉(zhuǎn)換閥基本工作原理

轉(zhuǎn)換閥由閥體部件、閥芯組件、平面凸輪（大齒輪）、進(jìn)油道、回油道、電動(dòng)機(jī)、主動(dòng)齒輪、控制電路板和蓋等組成。

圖2

以供油通道副油箱轉(zhuǎn)主油箱為例說明如下：在副油箱通道工作時(shí)，轉(zhuǎn)換閥的副油箱供油流向如圖3所示；當(dāng)操作人員按下主油箱開關(guān)指令后，控制電路檢測(cè)到了操作人員的切換指令后便開始控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)上的主動(dòng)齒輪帶動(dòng)平面凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)90°；閥芯組件在復(fù)位彈簧力的作用下向上運(yùn)動(dòng)將主油箱供油通道打開，與此同時(shí)平面凸輪將閥芯組件壓下，使副油箱供油通道關(guān)閉，此時(shí)由主油箱為發(fā)動(dòng)機(jī)提供工作燃油圖4所示，完成了供油通道由副到主的切換，該狀態(tài)切換時(shí)間一般在150ms內(nèi)。與此同時(shí)回油通道狀態(tài)不變，依舊為副油箱回油通道打開，發(fā)動(dòng)機(jī)回油回到副油箱；經(jīng)過延時(shí)一定的時(shí)間后（保證管路中的副油箱油回到副油箱），電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)平面凸輪（大齒輪）再次轉(zhuǎn)動(dòng)90°，將主油箱回油通道打開，同時(shí)關(guān)閉副油箱回油通道，至此轉(zhuǎn)換閥完成了一次副轉(zhuǎn)主的切換全過程。

圖3

圖4

2 參數(shù)選擇與計(jì)算

2.1 相關(guān)性能參數(shù)

V（L）--系統(tǒng)回路中油量；

Vh（L）--發(fā)動(dòng)機(jī)及自帶柴濾容積；

Va（L）—油水分離器容積；

Vb（L）--回油管容積；

qve（GS）--發(fā)動(dòng)機(jī)最高速運(yùn)轉(zhuǎn)油泵排量：L/min；

qve（DS）--發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)油泵排量：L/min；

Tz—主轉(zhuǎn)副延時(shí)時(shí)間（min）；

Tf—副轉(zhuǎn)主延時(shí)時(shí)間（min）；

2.2 計(jì)算公式

V（L）=Vh+Va+Vb

主油箱切換到副油箱延時(shí)時(shí)間：

Tz=V（L）/qve（DS）

副油箱切換到主油箱延時(shí)時(shí)間：

Tf=V（L）/qve（GS）

3 計(jì)算原理分析

為避免0#柴油混入-35#號(hào)柴油的副油箱，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)油由主油箱0#柴油切換為副油箱-35#號(hào)柴油時(shí)，需將發(fā)動(dòng)機(jī)自帶柴濾、油水分離器和回油管中的0#柴油全部回到主油箱中后方可切換回油路線，此階段需將回油時(shí)間盡可能延長(zhǎng)，考慮使用極限狀態(tài)為油泵處于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的排量為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速高于怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，造成的結(jié)果是-35#柴油回到主油箱中，造成主油箱油品提升，不會(huì)對(duì)副油箱油品產(chǎn)生影響。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)油由副油箱-35#柴油切換為主油箱0#柴油時(shí)，需將發(fā)動(dòng)機(jī)自帶柴濾、油水分離器和回油管中的-35#柴油全部回到副油箱中后切換回油路線，此階段需將回油時(shí)間盡可能縮短避免0#柴油混入副油箱，考慮使用極限狀態(tài)為油泵處于發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的排量為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，造成的后果是-35#號(hào)柴油回到主油箱中，造成主油箱油品提升，不會(huì)對(duì)副油箱油品產(chǎn)生影響。

計(jì)算示例

3.1 相關(guān)參數(shù)

以F3.8NS6B190發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)六車型為例進(jìn)行計(jì)算。

Vh（L）--發(fā)動(dòng)機(jī)及自帶柴濾容積：3.2L

Va（L）--油水分離器容積：1.6L

Vb（L）--回油管容積：0.29L

qve（DS）--怠速油泵排量為3.6lL/min

qve（GS）--發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2300轉(zhuǎn)時(shí)油泵排量為qve（GS）=5.39L/min

3.2 計(jì)算過程

回油容積V（L）=Vh+Va+Vb=3.2L+1.6L+0.29L=5.09L,

主油箱切換副油箱時(shí)怠速油泵排量為qve（DS）=3.6L/min,

則主切換副延時(shí)時(shí)間為Tz=V（L）/qve（DS）=5.09/3.6=1.41min=84.6S。

副油箱切換主油箱時(shí)額定轉(zhuǎn)速油泵排量為5.39L/min,則副切換主延時(shí)時(shí)間為Tf=V（L）/qve（GS）=5.09/5.39=0.944min=56.6S。

3.3 計(jì)算結(jié)果

當(dāng)主油箱切換副油箱，延時(shí)時(shí)間為84.6S，當(dāng)副油箱切換主油箱，延時(shí)時(shí)間為56.6S。

4 結(jié)語

主副油箱切換過程中回油延時(shí)是保持副油箱油品、避免-35#柴油浪費(fèi)的關(guān)鍵，當(dāng)主油箱切換副油箱時(shí)，此工況一般為發(fā)動(dòng)機(jī)熄火停機(jī)前用到，回油延時(shí)應(yīng)盡量延長(zhǎng)，以確保原發(fā)動(dòng)機(jī)回油路中的0#柴油全部流入主油箱，需用發(fā)動(dòng)機(jī)泵油量最小的怠速工況為計(jì)算邊界，若回油延時(shí)小于怠速工況對(duì)應(yīng)的回油排油時(shí)間，則可能有0#柴油混入副油箱損壞副油箱油品，若回油延時(shí)大于怠速工況對(duì)應(yīng)的回油排油時(shí)間，則會(huì)有過多的-35#柴油流入主油箱造成-35#柴油浪費(fèi)。當(dāng)副油箱切換主油箱時(shí)，此工況一般為發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)主油箱解凍后用到，回油延時(shí)應(yīng)盡量縮短，以確保新轉(zhuǎn)換的0#柴油不混入副油箱，需用發(fā)動(dòng)機(jī)泵油量最大的額定轉(zhuǎn)速工況為計(jì)算邊界，若回油延時(shí)小于額定轉(zhuǎn)速工況對(duì)應(yīng)的回油排油時(shí)間，則會(huì)有-35#柴油混入主油箱造成-35#柴油浪費(fèi)，若回油延時(shí)大于額定轉(zhuǎn)速工況對(duì)應(yīng)的回油排油時(shí)間，則可能有0#柴油流入副油箱損壞副油箱油品。