柴油車輛主副油箱轉(zhuǎn)換原理及時間控制

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

在低溫啟動時采用-35#油箱燃油，0#柴油油箱由發(fā)動機冷卻水加熱，當發(fā)動機冷卻水把0#油箱的柴油加熱解蠟后，再切換至0#油箱油路，在發(fā)動機熄火前需將供油油路切換至-35#油箱，以確保下次啟動時發(fā)動機供給燃油為-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）、進油道、回油道、電動機、主動齒輪、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，轉(zhuǎn)換閥的副油箱供油流向如圖3所示；當操作人員按下主油箱開關(guān)指令后，控制電路檢測到了操作人員的切換指令后便開始控制電動機轉(zhuǎn)動，電動機上的主動齒輪帶動平面凸輪轉(zhuǎn)動90°；閥芯組件在復位彈簧力的作用下向上運動將主油箱供油通道打開，與此同時平面凸輪將閥芯組件壓下，使副油箱供油通道關(guān)閉，此時由主油箱為發(fā)動機提供工作燃油圖4所示，完成了供油通道由副到主的切換，該狀態(tài)切換時間一般在150ms內(nèi)。與此同時回油通道狀態(tài)不變，依舊為副油箱回油通道打開，發(fā)動機回油回到副油箱；經(jīng)過延時一定的時間后（保證管路中的副油箱油回到副油箱），電動機驅(qū)動平面凸輪（大齒輪）再次轉(zhuǎn)動90°，將主油箱回油通道打開，同時關(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)動機及自帶柴濾容積；

Va（L）—油水分離器容積；

Vb（L）--回油管容積；

qve（GS）--發(fā)動機最高速運轉(zhuǎn)油泵排量：L/min；

qve（DS）--發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)油泵排量：L/min；

Tz—主轉(zhuǎn)副延時時間（min）；

Tf—副轉(zhuǎn)主延時時間（min）；

2.2 計算公式

V（L）=Vh+Va+Vb

主油箱切換到副油箱延時時間：

Tz=V（L）/qve（DS）

副油箱切換到主油箱延時時間：

Tf=V（L）/qve（GS）

3 計算原理分析

為避免0#柴油混入-35#號柴油的副油箱，當發(fā)動機進油由主油箱0#柴油切換為副油箱-35#號柴油時，需將發(fā)動機自帶柴濾、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，此階段需將回油時間盡可能延長，考慮使用極限狀態(tài)為油泵處于發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時的排量為計算標準，當實際轉(zhuǎn)速高于怠速轉(zhuǎn)速時，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，不會對副油箱油品產(chǎn)生影響。當發(fā)動機進油由副油箱-35#柴油切換為主油箱0#柴油時，需將發(fā)動機自帶柴濾、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)動機額定轉(zhuǎn)速時的排量為計算標準，當實際轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速時，造成的后果是-35#號柴油回到主油箱中，造成主油箱油品提升，不會對副油箱油品產(chǎn)生影響。

計算示例

3.1 相關(guān)參數(shù)

以F3.8NS6B190發(fā)動機國六車型為例進行計算。

Vh（L）--發(fā)動機及自帶柴濾容積：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)動機額定轉(zhuǎn)速為2300轉(zhuǎn)時油泵排量為qve（GS）=5.39L/min

3.2 計算過程

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怠速油泵排量為qve（DS）=3.6L/min,

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

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

3.3 計算結(jié)果

當主油箱切換副油箱，延時時間為84.6S，當副油箱切換主油箱，延時時間為56.6S。

4 結(jié)語

主副油箱切換過程中回油延時是保持副油箱油品、避免-35#柴油浪費的關(guān)鍵，當主油箱切換副油箱時，此工況一般為發(fā)動機熄火停機前用到，回油延時應盡量延長，以確保原發(fā)動機回油路中的0#柴油全部流入主油箱，需用發(fā)動機泵油量最小的怠速工況為計算邊界，若回油延時小于怠速工況對應的回油排油時間，則可能有0#柴油混入副油箱損壞副油箱油品，若回油延時大于怠速工況對應的回油排油時間，則會有過多的-35#柴油流入主油箱造成-35#柴油浪費。當副油箱切換主油箱時，此工況一般為發(fā)動機熱機主油箱解凍后用到，回油延時應盡量縮短，以確保新轉(zhuǎn)換的0#柴油不混入副油箱，需用發(fā)動機泵油量最大的額定轉(zhuǎn)速工況為計算邊界，若回油延時小于額定轉(zhuǎn)速工況對應的回油排油時間，則會有-35#柴油混入主油箱造成-35#柴油浪費，若回油延時大于額定轉(zhuǎn)速工況對應的回油排油時間，則可能有0#柴油流入副油箱損壞副油箱油品。