基于提高用戶操作便利性的重卡自動燃油水加熱及燃油切換系統(tǒng)

王學(xué)友，付偉龍，夏春莉，陳文斌，趙增耀，徐小妮

（1.陜西汽車集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710200；2.西安益翔航電科技有限公司，陜西 西安 710200）

1 前言

重型貨車在北方作業(yè)時(shí)，如遭遇嚴(yán)寒天氣，普遍使用的0號柴油經(jīng)常會結(jié)蠟，阻塞濾清器，從而影響油路正常供油，影響發(fā)動機(jī)正常工作，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)無法啟動或中途熄火。如果換用適用于低溫的低標(biāo)號柴油，雖然解決了結(jié)蠟問題，但低標(biāo)號燃油的動力性和經(jīng)濟(jì)性均低于0號柴油，會增加客戶使用成本［1］。

所以現(xiàn)在重型貨車在寒區(qū)作業(yè)普遍采用可手動切換主副雙油箱雙管路設(shè)計(jì)，副油箱加注低標(biāo)號燃油，主油箱加注高標(biāo)號燃油，利用副油箱低標(biāo)號燃油啟動發(fā)動機(jī)，并手動開啟主油箱燃油水加熱，待高標(biāo)號燃油進(jìn)行解蠟后，手動切換至主油箱，提高燃油經(jīng)濟(jì)性并降低使用成本［2］。

現(xiàn)在市場絕大部分配有燃油加熱及燃油切換的在售車型沒有自動切換裝置的系統(tǒng)，切換不及時(shí)容易造成油路中斷，熄火后操作不當(dāng)容易使燃油管路殘留高標(biāo)號燃油，使油路被結(jié)蠟堵塞，下次無法啟動。

本文將討論對燃油加熱及主副油箱切換功能進(jìn)行整合，并設(shè)計(jì)一套自動切換裝置，根據(jù)環(huán)境溫度、油量、發(fā)動機(jī)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)主副燃油箱油路自動切換及主油箱水加熱系統(tǒng)自動啟閉。

2 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主副油箱采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并有兩套獨(dú)立的供油管路，通過燃油換向閥接入發(fā)動機(jī)供油管路中，同時(shí)在主油箱油量傳感器中集成燃油水加熱系統(tǒng)［3］，控制器通過采集環(huán)境溫度、油量及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等信息，自動控制主副油箱燃油切換及主油箱水加熱系統(tǒng)啟閉。雙油箱自動切換及燃油水加熱自動控制系統(tǒng)組成如圖1所示，主要部件由主油箱水加熱油量傳感器、副油箱油量傳感器、燃油換向閥模塊、燃油水加熱系統(tǒng)及油量表（儀表）及控制器、語音報(bào)警器等組成。

圖1 系統(tǒng)組成

3 系統(tǒng)控制方案

本系統(tǒng)控制方案如圖2所示，主要控制功能模塊包括：主副油箱的油量檢測及顯示系統(tǒng)，主副油箱自動切換控制系統(tǒng)，主油箱自動水加熱控制系統(tǒng)及語音警示控制系統(tǒng)。

圖2 系統(tǒng)自動控制功能框圖

3.1 主副油箱的油量檢測及顯示

主、副油箱的油量檢測及顯示系統(tǒng)由主、副油箱油量傳感器、燃油換向閥模塊和儀表油量表3部分組成。

油位傳感器內(nèi)裝有隨油面高度變化的傳感器電阻，其阻值隨油面高度的降低而減小，使油量傳感器能利用阻值變化檢測油位高度的變化，并將被測油位高度的變化轉(zhuǎn)化成電阻電壓信號輸出，主、副油箱油位電信號全部進(jìn)入電控燃油換向閥模塊，通過換向閥狀態(tài)將對應(yīng)開啟的油箱油量信號輸出至控制器，再由控制器轉(zhuǎn)發(fā)至駕駛室內(nèi)儀表面板上的油量表，從而顯示燃油箱內(nèi)的油量。這樣可以切換至哪個(gè)油箱，就顯示哪個(gè)油箱的油量信息。

3.2 主、副油箱自動切換控制

主、副油箱自動切換控制系統(tǒng)主要由控制器、燃油切換開關(guān)、自動/手動切換開關(guān)和電控燃油換向閥模塊組成。

電控燃油換向閥模塊由換向閥閥殼體、閥芯、電機(jī)組件、控制電路板等組成，其主要作用是進(jìn)行主、副油箱供油系統(tǒng)的切換，同時(shí)將主、副油箱的進(jìn)回油路各自分開，保證汽車燃油系統(tǒng)供油可靠性，是重型卡車雙油箱自動切換控制系統(tǒng)的重要部件。

電控燃油換向閥模塊有兩個(gè)工作位置，一個(gè)是主油箱的導(dǎo)通位置，另一個(gè)是副油箱的導(dǎo)通位置。當(dāng)需要切換至主燃油箱時(shí)，閥芯向右移動，接通主油箱的供油和回油管路，切斷副油箱的供油和回油管路，同時(shí)主油箱燃油量信號通過燃油換向閥傳送到儀表；當(dāng)需要切換至副燃油箱時(shí)，閥芯向左移動，接通副油箱的供油和回油管路，切斷主油箱的供油和回油管路，同時(shí)副油箱燃油量信號通過燃油換向閥傳送到儀表。另外閥芯的左右移動切換時(shí)回油管路需要一定的延時(shí)設(shè)定，通常主油箱切換至副油箱，回油管路延遲120s，副油箱切換至主油箱，回油管路延遲切換30s，避免造成燃油相互污染的問題。

燃油箱切換開關(guān)及自動/手動切換開關(guān)安裝在駕駛室的內(nèi)飾面板上，在主副油箱自動切換控制外保留手動控制，給用戶更多選擇。

當(dāng)選擇手動模式時(shí)，按下主、副燃油箱選擇開關(guān)，控制器分別控制燃油換向閥切換至主、副油箱。

當(dāng)選擇自動模式時(shí)，控制器根據(jù)設(shè)定自動控制電控燃油換向閥進(jìn)行主、副油箱切換。主副油箱可根據(jù)設(shè)定自動切換，自動切換不同標(biāo)號燃油，且水加熱系統(tǒng)可自動啟閉，設(shè)定如下所述。

1）在環(huán)境溫度高于燃油結(jié)蠟溫度時(shí)，控制器默認(rèn)開啟主油箱油路，直接使用高標(biāo)號燃油啟動車輛，最大程度降低燃油使用成本。

2）當(dāng)環(huán)境溫度低于燃油結(jié)蠟溫度時(shí)，控制器默認(rèn)開啟副油箱油路，使用低標(biāo)號燃油啟動車輛，并在發(fā)動機(jī)水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動開啟燃油水加熱系統(tǒng)，待高標(biāo)號燃油進(jìn)行解蠟后，自動切換至主油箱，使用高標(biāo)號燃油運(yùn)行發(fā)動機(jī)，解決低溫高標(biāo)號燃油結(jié)蠟問題。

3）當(dāng)環(huán)境溫度低于燃油結(jié)蠟溫度時(shí)，停車前自動切換至副油箱，關(guān)閉燃油水加熱系統(tǒng)，并進(jìn)行換油完成判定，換油未完前延遲關(guān)閉發(fā)動機(jī)，進(jìn)行語音提示，直至換油結(jié)束，解決停車后換油不完全，殘留高標(biāo)號燃油導(dǎo)致發(fā)動機(jī)及燃油管路內(nèi)結(jié)蠟問題。

4）當(dāng)車輛在運(yùn)行過程中，油量低于最低報(bào)警值，駕駛員未手動進(jìn)行燃油切換時(shí)，自動切換至另一油箱，防止未及時(shí)切換造成油路中斷問題。

3.3 主油箱自動水加熱控制

主油箱自動水加熱控制系統(tǒng)主要由控制器、集成式水加熱控制電磁閥和水加熱管路組成。當(dāng)環(huán)境溫度低于燃油結(jié)蠟溫度時(shí)，底盤控制器讀取發(fā)動機(jī)冷卻液溫度，當(dāng)冷卻液溫度上升至設(shè)定溫度時(shí)，自動開啟水加熱控制電磁閥，冷卻液通過加熱管路進(jìn)入主油箱內(nèi)對燃油進(jìn)行加熱，待燃油解蠟完成后，配合主、副油箱自動切換控制系統(tǒng)，切換至主油箱，啟用解蠟后高標(biāo)燃油進(jìn)行供油。

3.4 語音警示控制

語音警示控制系統(tǒng)主要用于停車時(shí)換油狀態(tài)提示，當(dāng)環(huán)境溫度低于燃油結(jié)蠟溫度時(shí)，停車前自動切換至副油箱，并進(jìn)行換油完成判定，換油未完前延遲關(guān)閉發(fā)動機(jī)，進(jìn)行語音提示，直至換油結(jié)束。

4 結(jié)束語

重卡自動燃油水加熱及自動燃油切換系統(tǒng)，可以簡化用戶操作，避免了操作不當(dāng)造成的油路中斷、油路殘留高標(biāo)號燃油被結(jié)蠟堵塞等問題；同時(shí)，很好地解決了寒區(qū)低溫高標(biāo)號燃油結(jié)蠟，停車后換油不完全，殘留高標(biāo)號燃油導(dǎo)致發(fā)動機(jī)及燃油管路內(nèi)結(jié)蠟等問題，有效提升了客戶操作的便利性。