柴油车辆主副油箱转换原理及时间控制

王振伟 王海峰 郑德余

北汽福田汽车股份有限公司诸城奥铃汽车厂 山东诸城 262200

1 双油箱车辆工作原理

1.1 主副油箱工作原理

在低温启动时采用-35#油箱燃油，0#柴油油箱由发动机冷却水加热，当发动机冷却水把0#油箱的柴油加热解蜡后，再切换至0#油箱油路，在发动机熄火前需将供油油路切换至-35#油箱，以确保下次启动时发动机供给燃油为-35#柴油。示意图如下：

1.2 转换阀基本工作原理

转换阀由阀体部件、阀芯组件、平面凸轮（大齿轮）、进油道、回油道、电动机、主动齿轮、控制电路板和盖等组成。

图2

以供油通道副油箱转主油箱为例说明如下：在副油箱通道工作时，转换阀的副油箱供油流向如图3所示；当操作人员按下主油箱开关指令后，控制电路检测到了操作人员的切换指令后便开始控制电动机转动，电动机上的主动齿轮带动平面凸轮转动90°；阀芯组件在复位弹簧力的作用下向上运动将主油箱供油通道打开，与此同时平面凸轮将阀芯组件压下，使副油箱供油通道关闭，此时由主油箱为发动机提供工作燃油图4所示，完成了供油通道由副到主的切换，该状态切换时间一般在150ms内。与此同时回油通道状态不变，依旧为副油箱回油通道打开，发动机回油回到副油箱；经过延时一定的时间后（保证管路中的副油箱油回到副油箱），电动机驱动平面凸轮（大齿轮）再次转动90°，将主油箱回油通道打开，同时关闭副油箱回油通道，至此转换阀完成了一次副转主的切换全过程。

图3

图4

2 参数选择与计算

2.1 相关性能参数

V（L）--系统回路中油量；

Vh（L）--发动机及自带柴滤容积；

Va（L）—油水分离器容积；

Vb（L）--回油管容积；

qve（GS）--发动机最高速运转油泵排量：L/min；

qve（DS）--发动机怠速运转油泵排量：L/min；

Tz—主转副延时时间（min）；

Tf—副转主延时时间（min）；

2.2 计算公式

V（L）=Vh+Va+Vb

主油箱切换到副油箱延时时间：

Tz=V（L）/qve（DS）

副油箱切换到主油箱延时时间：

Tf=V（L）/qve（GS）

3 计算原理分析

为避免0#柴油混入-35#号柴油的副油箱，当发动机进油由主油箱0#柴油切换为副油箱-35#号柴油时，需将发动机自带柴滤、油水分离器和回油管中的0#柴油全部回到主油箱中后方可切换回油路线，此阶段需将回油时间尽可能延长，考虑使用极限状态为油泵处于发动机怠速运转时的排量为计算标准，当实际转速高于怠速转速时，造成的结果是-35#柴油回到主油箱中，造成主油箱油品提升，不会对副油箱油品产生影响。当发动机进油由副油箱-35#柴油切换为主油箱0#柴油时，需将发动机自带柴滤、油水分离器和回油管中的-35#柴油全部回到副油箱中后切换回油路线，此阶段需将回油时间尽可能缩短避免0#柴油混入副油箱，考虑使用极限状态为油泵处于发动机额定转速时的排量为计算标准，当实际转速低于额定转速时，造成的后果是-35#号柴油回到主油箱中，造成主油箱油品提升，不会对副油箱油品产生影响。

计算示例

3.1 相关参数

以F3.8NS6B190发动机国六车型为例进行计算。

Vh（L）--发动机及自带柴滤容积：3.2L

Va（L）--油水分离器容积：1.6L

Vb（L）--回油管容积：0.29L

qve（DS）--怠速油泵排量为3.6lL/min

qve（GS）--发动机额定转速为2300转时油泵排量为qve（GS）=5.39L/min

3.2 计算过程

回油容积V（L）=Vh+Va+Vb=3.2L+1.6L+0.29L=5.09L,

主油箱切换副油箱时怠速油泵排量为qve（DS）=3.6L/min,

则主切换副延时时间为Tz=V（L）/qve（DS）=5.09/3.6=1.41min=84.6S。

副油箱切换主油箱时额定转速油泵排量为5.39L/min,则副切换主延时时间为Tf=V（L）/qve（GS）=5.09/5.39=0.944min=56.6S。

3.3 计算结果

当主油箱切换副油箱，延时时间为84.6S，当副油箱切换主油箱，延时时间为56.6S。

4 结语

主副油箱切换过程中回油延时是保持副油箱油品、避免-35#柴油浪费的关键，当主油箱切换副油箱时，此工况一般为发动机熄火停机前用到，回油延时应尽量延长，以确保原发动机回油路中的0#柴油全部流入主油箱，需用发动机泵油量最小的怠速工况为计算边界，若回油延时小于怠速工况对应的回油排油时间，则可能有0#柴油混入副油箱损坏副油箱油品，若回油延时大于怠速工况对应的回油排油时间，则会有过多的-35#柴油流入主油箱造成-35#柴油浪费。当副油箱切换主油箱时，此工况一般为发动机热机主油箱解冻后用到，回油延时应尽量缩短，以确保新转换的0#柴油不混入副油箱，需用发动机泵油量最大的额定转速工况为计算边界，若回油延时小于额定转速工况对应的回油排油时间，则会有-35#柴油混入主油箱造成-35#柴油浪费，若回油延时大于额定转速工况对应的回油排油时间，则可能有0#柴油流入副油箱损坏副油箱油品。