基于提高用户操作便利性的重卡自动燃油水加热及燃油切换系统

王学友，付伟龙，夏春莉，陈文斌，赵增耀，徐小妮

（1.陕西汽车集团有限责任公司，陕西 西安 710200；2.西安益翔航电科技有限公司，陕西 西安 710200）

1 前言

重型货车在北方作业时，如遭遇严寒天气，普遍使用的0号柴油经常会结蜡，阻塞滤清器，从而影响油路正常供油，影响发动机正常工作，严重时会导致发动机无法启动或中途熄火。如果换用适用于低温的低标号柴油，虽然解决了结蜡问题，但低标号燃油的动力性和经济性均低于0号柴油，会增加客户使用成本［1］。

所以现在重型货车在寒区作业普遍采用可手动切换主副双油箱双管路设计，副油箱加注低标号燃油，主油箱加注高标号燃油，利用副油箱低标号燃油启动发动机，并手动开启主油箱燃油水加热，待高标号燃油进行解蜡后，手动切换至主油箱，提高燃油经济性并降低使用成本［2］。

现在市场绝大部分配有燃油加热及燃油切换的在售车型没有自动切换装置的系统，切换不及时容易造成油路中断，熄火后操作不当容易使燃油管路残留高标号燃油，使油路被结蜡堵塞，下次无法启动。

本文将讨论对燃油加热及主副油箱切换功能进行整合，并设计一套自动切换装置，根据环境温度、油量、发动机状态实现主副燃油箱油路自动切换及主油箱水加热系统自动启闭。

2 系统组成

本系统主副油箱采用并联结构，并有两套独立的供油管路，通过燃油换向阀接入发动机供油管路中，同时在主油箱油量传感器中集成燃油水加热系统［3］，控制器通过采集环境温度、油量及发动机转速等信息，自动控制主副油箱燃油切换及主油箱水加热系统启闭。双油箱自动切换及燃油水加热自动控制系统组成如图1所示，主要部件由主油箱水加热油量传感器、副油箱油量传感器、燃油换向阀模块、燃油水加热系统及油量表（仪表）及控制器、语音报警器等组成。

图1 系统组成

3 系统控制方案

本系统控制方案如图2所示，主要控制功能模块包括：主副油箱的油量检测及显示系统，主副油箱自动切换控制系统，主油箱自动水加热控制系统及语音警示控制系统。

图2 系统自动控制功能框图

3.1 主副油箱的油量检测及显示

主、副油箱的油量检测及显示系统由主、副油箱油量传感器、燃油换向阀模块和仪表油量表3部分组成。

油位传感器内装有随油面高度变化的传感器电阻，其阻值随油面高度的降低而减小，使油量传感器能利用阻值变化检测油位高度的变化，并将被测油位高度的变化转化成电阻电压信号输出，主、副油箱油位电信号全部进入电控燃油换向阀模块，通过换向阀状态将对应开启的油箱油量信号输出至控制器，再由控制器转发至驾驶室内仪表面板上的油量表，从而显示燃油箱内的油量。这样可以切换至哪个油箱，就显示哪个油箱的油量信息。

3.2 主、副油箱自动切换控制

主、副油箱自动切换控制系统主要由控制器、燃油切换开关、自动/手动切换开关和电控燃油换向阀模块组成。

电控燃油换向阀模块由换向阀阀壳体、阀芯、电机组件、控制电路板等组成，其主要作用是进行主、副油箱供油系统的切换，同时将主、副油箱的进回油路各自分开，保证汽车燃油系统供油可靠性，是重型卡车双油箱自动切换控制系统的重要部件。

电控燃油换向阀模块有两个工作位置，一个是主油箱的导通位置，另一个是副油箱的导通位置。当需要切换至主燃油箱时，阀芯向右移动，接通主油箱的供油和回油管路，切断副油箱的供油和回油管路，同时主油箱燃油量信号通过燃油换向阀传送到仪表；当需要切换至副燃油箱时，阀芯向左移动，接通副油箱的供油和回油管路，切断主油箱的供油和回油管路，同时副油箱燃油量信号通过燃油换向阀传送到仪表。另外阀芯的左右移动切换时回油管路需要一定的延时设定，通常主油箱切换至副油箱，回油管路延迟120s，副油箱切换至主油箱，回油管路延迟切换30s，避免造成燃油相互污染的问题。

燃油箱切换开关及自动/手动切换开关安装在驾驶室的内饰面板上，在主副油箱自动切换控制外保留手动控制，给用户更多选择。

当选择手动模式时，按下主、副燃油箱选择开关，控制器分别控制燃油换向阀切换至主、副油箱。

当选择自动模式时，控制器根据设定自动控制电控燃油换向阀进行主、副油箱切换。主副油箱可根据设定自动切换，自动切换不同标号燃油，且水加热系统可自动启闭，设定如下所述。

1）在环境温度高于燃油结蜡温度时，控制器默认开启主油箱油路，直接使用高标号燃油启动车辆，最大程度降低燃油使用成本。

2）当环境温度低于燃油结蜡温度时，控制器默认开启副油箱油路，使用低标号燃油启动车辆，并在发动机水温达到设定值时自动开启燃油水加热系统，待高标号燃油进行解蜡后，自动切换至主油箱，使用高标号燃油运行发动机，解决低温高标号燃油结蜡问题。

3）当环境温度低于燃油结蜡温度时，停车前自动切换至副油箱，关闭燃油水加热系统，并进行换油完成判定，换油未完前延迟关闭发动机，进行语音提示，直至换油结束，解决停车后换油不完全，残留高标号燃油导致发动机及燃油管路内结蜡问题。

4）当车辆在运行过程中，油量低于最低报警值，驾驶员未手动进行燃油切换时，自动切换至另一油箱，防止未及时切换造成油路中断问题。

3.3 主油箱自动水加热控制

主油箱自动水加热控制系统主要由控制器、集成式水加热控制电磁阀和水加热管路组成。当环境温度低于燃油结蜡温度时，底盘控制器读取发动机冷却液温度，当冷却液温度上升至设定温度时，自动开启水加热控制电磁阀，冷却液通过加热管路进入主油箱内对燃油进行加热，待燃油解蜡完成后，配合主、副油箱自动切换控制系统，切换至主油箱，启用解蜡后高标燃油进行供油。

3.4 语音警示控制

语音警示控制系统主要用于停车时换油状态提示，当环境温度低于燃油结蜡温度时，停车前自动切换至副油箱，并进行换油完成判定，换油未完前延迟关闭发动机，进行语音提示，直至换油结束。

4 结束语

重卡自动燃油水加热及自动燃油切换系统，可以简化用户操作，避免了操作不当造成的油路中断、油路残留高标号燃油被结蜡堵塞等问题；同时，很好地解决了寒区低温高标号燃油结蜡，停车后换油不完全，残留高标号燃油导致发动机及燃油管路内结蜡等问题，有效提升了客户操作的便利性。