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)

王學友，付偉龍，夏春莉，陳文斌，趙增耀，徐小妮

（1.陜西汽車集團有限責任公司，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，如遭遇嚴寒天氣，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)動機正常工作，嚴重時會導致發(fā)動機無法啟動或中途熄火。如果換用適用于低溫的低標號柴油，雖然解決了結(jié)蠟問題，但低標號燃油的動力性和經(jīng)濟性均低于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，副油箱加注低標號燃油，主油箱加注高標號燃油，利用副油箱低標號燃油啟動發(fā)動機，并手動開啟主油箱燃油水加熱，待高標號燃油進行解蠟后，手動切換至主油箱，提高燃油經(jīng)濟性并降低使用成本［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)，切換不及時容易造成油路中斷，熄火后操作不當容易使燃油管路殘留高標號燃油，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行整合，并設(shè)計一套自動切換裝置，根據(jù)環(huán)境溫度、油量、發(fā)動機狀態(tài)實現(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)，并有兩套獨立的供油管路，通過燃油換向閥接入發(fā)動機供油管路中，同時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油箱，就顯示哪個油箱的油量信息。

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、電機組件、控制電路板等組成，其主要作用是進行主、副油箱供油系統(tǒng)的切換，同時將主、副油箱的進回油路各自分開，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工作位置，一個是主油箱的導通位置，另一個是副油箱的導通位置。當需要切換至主燃油箱時，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，同時主油箱燃油量信號通過燃油換向閥傳送到儀表；當需要切換至副燃油箱時，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回油管路需要一定的延時設(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。

當選擇手動模式時，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。

當選擇自動模式時，控制器根據(jù)設(shè)定自動控制電控燃油換向閥進行主、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，控制器默認開啟主油箱油路，直接使用高標號燃油啟動車輛，最大程度降低燃油使用成本。

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

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

4）當車輛在運行過程中，油量低于最低報警值，駕駛員未手動進行燃油切換時，自動切換至另一油箱，防止未及時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。當環(huán)境溫度低于燃油結(jié)蠟溫度時，底盤控制器讀取發(fā)動機冷卻液溫度，當冷卻液溫度上升至設(shè)定溫度時，自動開啟水加熱控制電磁閥，冷卻液通過加熱管路進入主油箱內(nèi)對燃油進行加熱，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，啟用解蠟后高標燃油進行供油。

3.4 語音警示控制

語音警示控制系統(tǒng)主要用于停車時換油狀態(tài)提示，當環(huán)境溫度低于燃油結(jié)蠟溫度時，停車前自動切換至副油箱，并進行換油完成判定，換油未完前延遲關(guān)閉發(fā)動機，進行語音提示，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，避免了操作不當造成的油路中斷、油路殘留高標號燃油被結(jié)蠟堵塞等問題；同時，很好地解決了寒區(qū)低溫高標號燃油結(jié)蠟，停車后換油不完全，殘留高標號燃油導致發(fā)動機及燃油管路內(nèi)結(jié)蠟等問題，有效提升了客戶操作的便利性。