某特種汽車主副燃油切換系統(tǒng)改進

霍裕蓉，郭 帥

（泰安航天特種車有限公司，山東 泰安 271000）

目前特種汽車對車輛續(xù)航里程的要求越來越高，傳統(tǒng)車輛一般不具備主副燃油箱系統(tǒng)，無法滿足特種汽車狹小安裝空間內(nèi)車輛續(xù)航里程要求。在特種汽車領(lǐng)域，由于其車輛使用特殊性及受限于特種汽車上使用的各設(shè)備，且提高車輛續(xù)航里程無法采用加大燃油箱的方式，通常采用燃油箱左右分別布置來增加車輛的續(xù)航里程。而設(shè)置左右主副燃油箱的特種車輛，在主副燃油箱互通的情況下，車輛側(cè)坡行駛時，極易造成低側(cè)的燃油箱燃油從油箱中溢出，存在安全隱患，本文針對特種汽車主副燃油切換系統(tǒng)進行了改進，經(jīng)用戶使用驗證，操作簡便，效果良好。

1 特種汽車單燃油箱布置特點

燃油箱一般布置在車架縱梁外側(cè)，便于車輛及時補充燃油。燃油箱需保證一定的剛度與強度，燃油箱內(nèi)部設(shè)置不同數(shù)量的隔板，以降低車輛在加速或減速時的燃油對油箱殼體的沖擊。燃油箱位置與發(fā)動機本體距離不得過長，以降低發(fā)動機燃油供給系的燃油流動阻力，使發(fā)動機在正常情況下及低溫情況下仍可正常工作。

一般對于特種車輛而言，特種汽車底盤與上裝設(shè)備頗多，空間較為緊湊，從而限制了燃油箱的實際空間尺寸。特種汽車車輛的續(xù)航里程要求越來越高，若單純采用加大燃油箱體積的方式，一方面需要增強燃油箱的剛度與強度，以保證大容積燃油箱本體結(jié)構(gòu)，同時由于燃油箱體積的加大，難以在車輛上進行布置；另一方面，采用一個大容積燃油箱，由于燃油箱布置在車輛的一側(cè)，容易引起車輛在左右方向上的質(zhì)心偏移，在車輛行駛時易造成車輛跑偏等異常情況。

車輛采用單一大容積燃油箱時，當(dāng)燃油箱存在泄漏會導(dǎo)致整個燃油箱全部的燃油發(fā)生泄漏，造成燃油浪費。特種汽車在低溫情況下起動和使用時，需要更換燃油牌號，對于大容積燃油箱更換帶來不便。

大容積單一燃油箱又由于底面積較大，在相同容積下，燃油箱液面高度較低，燃油箱吸油管無法及時吸上燃油易造成發(fā)動機熄火，造成一定程度的燃油浪費。相比之下，小容積燃油箱，可以在相同體積下的燃油時有較高的燃油液面高度，可以使吸油管仍處于液面以下，如圖1、圖2所示。

圖1 同體積下小容積燃油液位高度

圖2 同體積下大容積燃油液位高度

2 主副燃油系統(tǒng)布置及其特點

主副燃油箱分別布置在車輛左右縱梁外側(cè)，主副燃油箱外形尺寸一致，可以保證通用性及互換性，便于生產(chǎn)制造，布置示意圖如圖3所示。主副燃油箱均設(shè)置有油量傳感器，并通過駕駛室內(nèi)儀表盤顯示，可以方便駕駛員在駕駛操縱車輛時關(guān)注油量。

圖3 主副燃油系統(tǒng)布置示意圖

主副燃油箱獨立不互通，通過手動燃油切換閥切換主副燃油箱向發(fā)動機燃油供給系供油。駕駛員在駕駛室內(nèi)可以操作翹板開關(guān)實現(xiàn)主副燃油箱油表顯示切換，可以實時關(guān)注主副燃油箱的具體油量。手動轉(zhuǎn)閥采用轉(zhuǎn)閥型式，當(dāng)手動轉(zhuǎn)閥處于默認(rèn)狀態(tài)時，主燃油箱油路與發(fā)動機供給系相通，當(dāng)主燃油箱油量油位過低時，操縱手動轉(zhuǎn)閥手柄，帶動旋轉(zhuǎn)開關(guān)使轉(zhuǎn)閥閥芯轉(zhuǎn)過90度，此時主燃油箱油路與發(fā)動機燃油供給系斷開，副燃油箱油路與發(fā)動機燃油供給系連通，以實現(xiàn)主副燃油箱油路的切換。手動轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖4所示。

圖4 手動轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)示意圖

采用左右分別布置燃油箱的方式，可以實現(xiàn)左右燃油箱的互換性及統(tǒng)一性，同時也可以便于車輛上的空間布置，使車輛質(zhì)心左右對稱，方便整車布局。燃油箱體積不會過大，對于燃油箱本體的剛度與強度設(shè)計也便于保證。

主副燃油箱分別布置在車架縱梁的左右兩側(cè)，當(dāng)單側(cè)燃油箱因故損壞時，可以使用手動轉(zhuǎn)閥進行燃油回路切換，以使車輛仍可繼續(xù)行駛機動。再者，在低溫環(huán)境進行車輛起動及行駛時，需要更換低溫用發(fā)動機燃油，采用主副燃油箱的布置型式，可以在主油箱加注常溫燃油，副油箱加注低溫燃油，在低溫環(huán)境起動和行駛時，使用手動轉(zhuǎn)閥直接實現(xiàn)常溫燃油與低溫燃油之間的切換，便于操作。

特種汽車由于其使用工況的特殊性，通常會遇到側(cè)坡行駛工況，左右分別布置主副燃油箱的方式，可以有效避免車輛在側(cè)坡行駛工況下油溢出的現(xiàn)象，而主副燃油箱在連通情況下，由于車輛在側(cè)坡行駛，高的一側(cè)燃油箱內(nèi)的燃油可以通過兩個油箱之間的連通管路向低的一側(cè)的燃油箱流動，導(dǎo)致燃油箱內(nèi)部的燃油溢出，易發(fā)生危險，如圖5、圖6所示。

圖5 車輛側(cè)坡行駛示意圖（非連通狀態(tài)）

圖6 車輛側(cè)坡行駛示意圖（連通狀態(tài)）

左右分別布置主副燃油箱系統(tǒng)可以規(guī)避車輛在側(cè)坡行駛時燃油溢出的風(fēng)險，但特種汽車因車身大而寬，通過性相比傳統(tǒng)車輛略差。當(dāng)一側(cè)燃油箱燃油加注完成后，另一側(cè)燃油箱距離加油機較遠(yuǎn)，同時車輛無法快捷方便地掉頭移車，使車輛加注燃油時存在不便，尤其是在野外越野地帶，此種燃油箱布置在燃油加注方面存在一定的劣勢。

3 主副燃油切換系統(tǒng)改進

針對特種汽車存在側(cè)坡行駛工況及方便特種汽車野外工況便于加注燃油，對主副燃油系統(tǒng)的布置進行優(yōu)化改進。沿用左右分別布置主副燃油的方式，并將主副燃油箱底部進行連通，在連通管路上分別布置手動截止閥及電控?fù)Q向閥，實現(xiàn)主副燃油箱連通與截止，并在駕駛室內(nèi)設(shè)置翹板開關(guān)，以一鍵實現(xiàn)左右主副燃油箱的連通與截止，布置方式如圖7及圖8所示。

圖7 改進后的燃油系統(tǒng)布置示意圖

圖8 主副燃油箱連通示意圖

在車輛正常行駛過程中，主副燃油箱連通管路中的手動截止閥處于常通狀態(tài)，車輛左右主副燃油箱液位高度一樣。在車輛長距離機動途中，可以不需要采用停車切換手動燃油切換閥的方式增加車輛的續(xù)航里程，便于駕駛操作及加大車輛的連續(xù)續(xù)航里程。

當(dāng)車輛進行側(cè)坡行駛時，駕駛員可以在駕駛室內(nèi)一鍵實現(xiàn)主副燃油箱的截止功能，左右燃油箱不再互通，避免車輛在側(cè)坡行駛時，出現(xiàn)的高側(cè)燃油箱內(nèi)部燃油通過底部的燃油管路向低側(cè)燃油箱補充，直至燃油溢出，避免安全隱患；待車輛行駛通過側(cè)坡后，再將電控?fù)Q向閥斷電，保持左右互通狀態(tài)，同時降低電磁閥的發(fā)熱量，提高使用壽命。

當(dāng)車輛在野外進行燃油箱加注燃油時，不需再調(diào)整車輛方向，可以在單側(cè)燃油箱位置進行燃油補充，方便車輛燃油加注，省時省力，提高了燃油加注效率。

在低溫環(huán)境進行車輛起動及行駛時，可以在主燃油油箱加注常溫燃油，副燃油油箱加注低溫燃油，當(dāng)車輛需要在低溫環(huán)境起動和行駛時，使用手動轉(zhuǎn)閥切換至副燃油箱，再進入低溫起動與行駛狀態(tài)，不需再將原燃油箱的燃油全部放掉更換成低溫燃油；當(dāng)車輛恢復(fù)常溫情況時，可以再將手動切換閥復(fù)位，直接切換回常溫燃油。

當(dāng)車輛的其中一個燃油箱因故損壞時，駕駛員可以通過駕駛室內(nèi)翹板開關(guān)一鍵實現(xiàn)截斷主副燃油箱管路，切換手動燃油切換開關(guān)，使車輛在短時間內(nèi)繼續(xù)機動，待車輛機動至合適地點，再通過手動截止閥進行主副燃油箱管路截止，便于人員對車輛的燃油箱的檢修與更換。

同時，車輛配置手動截止閥與電控?fù)Q向截止閥，當(dāng)電控?fù)Q向截止閥出現(xiàn)故障時，仍可以使用手動截止閥對管路進行截止，實現(xiàn)開關(guān)冗余，確保了行車安全。

某特種汽車主副燃油箱分別布置在車架縱梁兩側(cè)，一橋與二橋之間，主燃油箱與副燃油箱本體一致，提高了零部件的通用化水平，如圖9所示。在主燃油箱與副燃油箱底部使用軟管相連接，同時在油箱底部的連接管中增加了手動截止閥，手動截止閥處于常通狀態(tài)。在主副燃油箱管路中同時安裝有電控截止閥，電控截止閥使用底盤24 V電源驅(qū)動，通過布置在駕駛室內(nèi)的燃油切換翹板開關(guān)控制，實現(xiàn)主副燃油箱管路的連通與截止，當(dāng)翹板開關(guān)處于復(fù)位位置時，電控截止閥處于常通狀態(tài)，當(dāng)駕駛員按下翹板開關(guān)，電控截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，使主副燃油箱不再互通。

圖9 某特種汽車燃油箱布置三維圖（車輪已隱藏）

經(jīng)過廠內(nèi)調(diào)試、試驗場地進行測試，測試結(jié)果表明在底部連通截止閥處于常通狀態(tài)下，不用下車進行手動切換閥操作，可以大幅提高車輛的續(xù)航里程；車輛在側(cè)坡行駛之前，駕駛員通過駕駛室內(nèi)的翹板開關(guān)一鍵操作電控截止閥，關(guān)閉了主副燃油箱連通管路，使主副燃油箱相互獨立，在 20%的側(cè)坡行駛時，低側(cè)的燃油箱未出燃油溢出現(xiàn)象，保證了車輛側(cè)坡行駛安全，當(dāng)駕駛通過側(cè)坡后，駕駛員復(fù)位駕駛室內(nèi)的翹板開關(guān)，使主副燃油箱繼續(xù)互通；在加油站進行加油時，無需再進行車輛掉頭，從單側(cè)一方進行加注燃油即可實現(xiàn)兩側(cè)的主副油箱燃油加注，方便操作。

4 結(jié)語

通過對某特種汽車燃油系統(tǒng)布置進行改進，可以有效提高車輛的續(xù)航里程，并保證駕駛員在側(cè)坡行駛時的安全性，為車輛燃油加注補充提供了一種簡便可行的方式。同時，也便于車輛在緊急情況下的快速轉(zhuǎn)移及檢測維修，提高了維修便利性。經(jīng)過某特種汽車在用戶方的廣泛使用驗證，取得了良好的效果及廣泛認(rèn)可，并為特種汽車燃油系統(tǒng)布置提供了新思路。