CN111779872A - 汽车多油箱供油转换阀控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车多油箱供油转换阀控制系统及控制方法，该系统包括安装在转换阀内的第一温度传感器，用于检测转换阀内环境温度；安装在主油箱加热器上的第二温度传感器，用于检测发动机启动后温度。所述第一、第二温度传感器均通过数据采集模块连接控制模块，所述控制模块连接转换阀电机，所述控制模块连接显示模块。控制模块连接有CAN通讯模块，CAN通讯模块与车载主机终端通讯连接。本发明能够根据阀内环境温度、油箱内燃油加热器温度、误操作、以及故障等情况下对转换阀进行实时控制，保证转换阀的在不同的环境下正确转换，避免了人为操作带来的故障。该系统具备自动化程度高、系统总成制造成本低、适合批量化生产的优点。

Description

汽车多油箱供油转换阀控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车燃油转换阀控制技术领域，具体涉及一种汽车多油箱供油转换阀控制系统及控制方法。

背景技术

现有技术中，带延时功能的油箱燃油转换阀是为了避免车辆在冬季使用不同标号燃油进行转换时发生混油而设计的一种新型燃油转换阀。当车辆由主油箱（0#柴油）切换到副油箱（-10#以下柴油）时，该转换阀先切换供油油路，延时一定的时间后再切换回油油路，以防止此时发动机到转换阀之间回油管里的0#柴油回流到-10#以下柴油的油箱里而造成的混油。如低温环境混油过多，会造成发动机无法启动。燃油转换阀在使用过程中，若操作不当会产生一些故障，如油路结蜡、堵塞油路，从而影响发动机正常工作。目前，根据燃油转换阀市场反馈信息与实际失效模式分析，绝大部分燃油转换阀失效为客户操作不当造成的。故为确保客户正确操作，油箱燃油转换阀控制必须采取一定的控制策略，保证转换阀的在不同的工作环境下正确转换，避免操作不当造成故障。

中国专利“一种带延时回油功能的汽车油箱转换阀及操作方法”（CN106917707 A）记载了一种六通转换阀，能够在两个油箱进行自动的切换，进而保证了，在一个油箱的燃油燃尽之后通过第一平面凸轮自动切换到另一个油箱，最终保证了两个油箱进行自动切换，保证了供油的顺畅，而且两个油箱具有回油功能，既能够实现进油又能够实现回油。但是该技术方案没有记载如何根据阀内环境温度、油箱内燃油加热器温度、误操作、以及故障情况下，实时对油箱转换阀进行控制。其仅仅是转换阀机械动作上阐述如何对油箱转换阀实现操作转换。

中国专利“手电一体主副油箱转换阀及其车辆”（CN 208900770 U）记载了一种手电一体主副油箱转换阀，实现主副油箱供油油路的手动转换或电动转换操作，进一步提高了主副油箱供油油路转换的可靠性，当其中一种主副油箱供油油路转换方式发生故障时可使用另一种主副油箱供油油路转换方式。其主要是通过控制模块驱动电机动螺纹组件及其上的密封组件移动，实现主副油箱供油油路转换冗余配置。其与上述“一种带延时回油功能的汽车油箱转换阀及操作方法”（CN106917707 A）一样，没有考虑阀内环境温度、油箱内燃油加热器温度、误操作情况下，如何实现对供油转换阀进行控制。

中国专利“一种燃油箱密封性自动检测示警系统”（CN 108332916 A），记载了一种自动控制系统，包括PLC可编程控制器、气缸组件、用于安装燃油箱检测机构、储水机构、示警系统和壳体。其主要是对储水箱液位、储水箱水温、储水箱环境温度、燃油箱温度、加热装置等诸多参数进行检测，并通过示警系统进行告警提示，具备对燃油箱全面检测的功能，但是其并没有针对燃油转换阀失效情况下的自动检测和控制，没有记载如何根据阀内环境温度、误操作、以及故障情况下，实时对油箱转换阀进行控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车多油箱供油转换阀控制系统及控制方法，能够根据阀内环境温度、油箱内燃油加热器温度、误操作、以及故障等情况下对转换阀进行实时控制并显示，保证转换阀的在不同的环境下正确转换，避免了人为操作带来的故障。该系统具备自动化程度高、系统总成制造成本低、适合批量化生产的优点。

本发明采取的技术方案如下：

汽车多油箱供油转换阀控制系统，该系统包括：

安装在转换阀内的第一温度传感器，用于检测转换阀内环境温度；

安装在主油箱加热器上的第二温度传感器，用于检测油箱内加热器温度；

所述第一温度传感器、第二温度传感器均通过数据采集模块连接控制模块，所述控制模块连接转换阀电机，所述控制模块连接显示模块。

所述控制模块连接有CAN通讯模块，CAN通讯模块与车载主机终端通讯连接。

该系统还包括安装在主油箱内的第一液位传感器，安装在副油箱内的第二液位传感器，第一液位传感器、第二液位传感器通过数据采集模块与控制模块连接，控制模块连接有信号同步切换单元。

一种汽车多油箱供油转换阀控制方法，包括以下步骤：

步骤一：系统启动，第一温度传感器检测转换阀内环境温度，第二温度传感器检测油箱内加热器温度，第一温度传感器、第二温度传感器采集的温度信号通过数据采集模块进行信号转换处理后，传输至控制模块进行运算处理，处理结果用于评估加热时长和转阀时机。

步骤二：当第二温度传感器采集的温度信号长时间无变化时，说明水循环系统有故障，显示模块显示“水循环系统故障”，控制系统控制转换阀不动作，不允许从副油箱供油转主油箱供油。

步骤三：若是步骤二中，通过第二温度传感器检测水循环系统正常，则进行转换阀内环境温度判断，控制模块对第一温度传感器、第二温度传感器检测到的温度数据进行综合权重计算，综合权重计算温度6℃以上时，控制系统控制转换阀自由转换；综合权重计算温度6℃及以下时，控制系统控制转换阀根据其他参数进行对应策略转换。

发动机没启动时，转换阀无回油延时功能；发动机启动后，根据综合权重计算的温度是否超过阈值、水循环系统故障与否，控制模块控制转换阀是否启用回油延时功能。

本发明一种汽车多油箱供油转换阀控制系统及控制方法，技术效果如下：

1）通过增设安装在转换阀内温度传感器、以及安装在主油箱加热器上的温度传感器，并对检测到的温度数据进行综合权重计算，实现了对转换阀的精确控制，避免了管路结蜡时转阀以及水循环系统故障时可能会导致阀体爆裂、发动机熄火等风险。

2）通过增设CAN通讯模块，作为备用的通讯系统，既能实时传输水箱的水温数据，又能将转换阀的实时状态传送给车载主机终端。同时CAN通讯模块作为该系统的冗余配置，在主传输线路故障时，作为一种备份的信号传输方案。

3）通过温度传感器检测转换阀内环境温度，防止人为对转换阀的乱操作或误操作。同时能实时监控转换阀是控制主油箱还是副油箱，提示是否切换转换阀。

4）通过液位传感器实时监控主、副油箱的油量，并能依据主、副油箱的油量控制转换阀切换动作。

5）该系统具备故障情况下的转换阀故障提示和转换阀故障报修功能，及时告知进行阀门的检修维护。

6）整个系统的硬件改造简单，控制精度高。增设若干个传感器、以及控制硬件模块即可实现，系统成本低，适合批量话生产。

附图说明

图1为本发明系统的硬件连接示意图。

具体实施方式

如图1所示，汽车多油箱供油转换阀控制系统，该系统包括：

安装在转换阀内的第一温度传感器1，用于检测转换阀内环境温度；

安装在在主油箱加热器上的第二温度传感器2，用于检测发动机启动后温度；

所述第一温度传感器1、第二温度传感器2均通过数据采集模块3连接控制模块4，所述控制模块4连接转换阀电机5，所述控制模块4连接连接水路开关电机。

所述控制模块4连接有CAN通讯模块7，CAN通讯模块7与车载主机终端12通讯连接。

第一温度传感器1、第二温度传感器2采用DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20温度传感器，有成本要求的产品使用NTC温度传感器。

数据采集模块3采用单片机内部模块，各模块间数据传输都在单片机内部完成。

控制模块4、显示模块6的实施方案有两种：

方案①：控制模块4使用单片机，外置CAN收发器，电机驱动模块；

控制模块4也可以通过外接CAN通讯模块7，直接与车载主机终端12通讯连接。

方案②：控制模块4、显示模块6直接集成在车载主机终端12内。车载主机终端12采用基于BF533的智能车载终端。

本发明中转换阀采用中国专利“一种带延时回油功能的汽车油箱转换阀及操作方法”（申请号：201710267820 .0）中记载的汽车油箱转换阀。

车载主机终端12具备现有技术中的油位检测、水温监测、【驻车键】等常规显示区域；同时具备阀内环境温度、油箱内燃油加热器温度、转换阀故障等改进后的显示区域；还具备转换阀是否转换、转换阀切换至主油箱或者副油箱按键。

该系统还包括安装在主油箱内的第一液位传感器8，安装在副油箱内的第二液位传感器9，第一液位传感器8、第二液位传感器9通过数据采集模块3与控制模块4连接，控制模块4连接有信号同步切换单元10。第一、第二液位传感器采用CW15油位传感器。信号同步切换单元10可以是机械方式的，也可以是MOS管电子开关。

主油箱：低温环境装0#柴油，有燃油加热功能的油箱；

副油箱：低温环境装-10#以下柴油，无燃油加热功能的油箱；

延时转换功能：只在回油油路提供延时转换，供油回路直接转换。

汽车多油箱供油转换阀控制方法，包括以下几个控制策略：

1：基于环境温度的控制策略：

第一温度传感器1是安装在转换阀内的温度检测装置，环境温度低表现为油箱外部管路温度低，燃油加热能力也会变差，并且有些劣质柴油在-５℃左右已经结蜡，结蜡的柴油会堵塞管路，这时转换阀可能会导致阀体爆裂或发动机熄火。本发明用环境温度估算加热条件，如果有燃油加热器温度检测装置，则结合油箱燃油加热器温度取权重估算。具体做法是：上电启动时，第一温度传感器1检测环境温度，根据环境温度和油箱加热器温度，估算加热时间与转阀时机。综合权重计算温度6℃以上时，无转阀控制策略；综合权重计算温度6℃及以下，有转阀控制策略。

2：基于燃油加热器温度的控制策略：

第二温度传感器2是位于油箱内燃油加热器上的温度检测装置。该第二温度传感器2用于估算燃油加热情况，评估水循环系统有无故障，当发动机启动后长时间温度无变化，说明水循环系统有故障，低温条件下会提示水循环系统故障，控制系统将不允许从副油箱供油转主油箱供油。在无通讯系统的转换阀产品，第二温度传感器2检测的加热器温度，会用来代替循环加热水温温度。

3：发动是否启动时的控制策略：

发动机没启动时，转阀无回油延时功能；发动机启动后，会根据上述1、2节描述的环境温度以及加热循环水温，决定是否启用回油延时功能。

4： CAN通讯控制策略：

通过CAN通讯模块7将转换阀内环境温度、发动机启动后温度、实时水温数据；以及水循环系统故障与否、转换阀是否启用回油延时功信息传输给车载主机终端12，实现双向通讯。没有CAN通讯模块7的产品，将根据环境温度评估燃油加热时间。

5：回油延时转换控制策略：

回油延时转换的主要功能是避免不同标号的油混油，延时时间根据发动机的不同，油泵的不同，管路长度的不同或油滤体积的不同都会有差异，各厂家要自己测算回油时间然后标定就可以了。一般会有意让-35#柴油混入0#柴油，而不让0#柴油混入-35#柴油。

6：乱操作或不操作：

6.1、防止乱操作或误操作：

低温环境下，副油箱供油转主油箱供油时，控制系统通过第二温度传感器2自动监控加热器燃油加热是否完成，在未完成的情况下，误操作转换阀，控制系统会挂起操作指令，等待燃油加热完成后再执行转阀指令；

如果主油箱外部管路燃油结蜡堵死，但控制系统通过第二温度传感器2监测主油箱燃油加热已经完成，控制模块4控制转换阀切换供油油路从副油箱转主油箱供油，此时主油箱必然无法提供燃油，导致发动机缺油抖动，这时按照系统设置的操作反悔机制：120秒内的转阀操作是回油不延时的转阀动作，也无燃油加热条件限制。操作转换阀会立即到副油箱供回油，防止发动机熄火，等行车到了安全的地方再处理主油箱外部油管结蜡情况；或者当另一油箱没油时，不小心转供油油路到该油箱时，也可以快速重新操作转换阀到有油的油箱供油。

6.2 不操作提示与自动转阀：

低温环境下，第二温度传感器2检测到主油箱加热条件已经完成，如果此时还使用副油箱供油，通讯系统发送“可转阀到主油箱供油”的提示信息到车载主机终端，提醒司机可转阀到主油箱供油；全自动方式下，此时自动切换到主油箱供油。

7：油量同步切换与油量监测：

阀体根据阀芯位置，第一液位传感器8、第二液位传感器9同步输出油量信号。当主油箱供油时，切换主油箱油量信号到指示仪表，当副油箱供油时，切换副油箱油量信号到指示仪表，油量信号同步切换装置可以是机械方式的，也可以是MOS电子开关。两路油量信号分别接入不同的ADC端口，检测当前供油油箱的油量与未使用油箱的油量，检测当前使用油箱的油量不足时，全自动系统要求下，可自动转阀到另一油量充沛的油箱供油。

8：错误处理方式：

控制模块4控制转换阀时，转换过程中如果出现阀芯阻塞或转换阀电机5电流过大，这时控制系统会暂停转换阀电机5输出，等一段时间后重新启动试转，若还是无法转阀到指定的位置，再过一段时间后再次启动转换阀电机5，连续三次都不成功视为转换阀已经无能力继续工作，控制模块4向车载主机终端12发错误信息，表示转换阀故障；中间如果成功，清除错误标识，等待下次转阀指令。

温度传感器错误等信息不发送至车载主机终端12，若环境温度传感器损坏，用油箱加热器温度传感器来评估环境温度；若油箱加热器温度传感器损坏，用环境温度传感器评估燃油加热时间，若两个温度传感器都损坏，低温环境下按最长加热时间来执行加热检测。

若通讯错误，无法接受水温信号，用加热器温度传感器信号来评估加热时间。

9：冬季停车要求：

冬季长时间停车前请务必先提前至少一个延时同期，将阀位转到副油箱供油的位置，然后再熄火，要求全自动转换功能的阀体请点击【驻车键】，表示将要停车，阀会自动转到副油箱供油，直到停车熄火。操作的目的是让-35#柴油充满整个油路，以免下次启动时油路结蜡造成管路堵塞。发动启动后，油阀开关即可转到主油箱位置，转阀条件允许了会自动转阀，不允许时会提示等待。要求自动转阀功能的阀会在发动机启动后自动转阀到主油箱供油状态，条件是主油箱有油。

Claims (9)

1.汽车多油箱供油转换阀控制系统，其特征在于该系统包括：

安装在转换阀内的第一温度传感器（1），用于检测转换阀内环境温度；

安装在在主油箱加热器上的第二温度传感器（2），用于检测加热器温度；

所述第一温度传感器（1）、第二温度传感器（2）均通过数据采集模块（3）连接控制模块（4），所述控制模块（4）连接油路转换阀电机（5）。

2.根据权利要求1所述汽车多油箱供油转换阀控制系统，其特征在于：所述控制模块（4）连接有CAN通讯模块（7），CAN通讯模块（7）与车载主机终端（12）通讯连接。

3.根据权利要求1所述汽车多油箱供油转换阀控制系统，其特征在于：该系统还包括：

安装在主油箱内的第一液位传感器（8），

安装在副油箱内的第二液位传感器（9），

第一液位传感器（8）、第二液位传感器（9）通过数据采集模块（3）与控制模块（4）连接，控制模块（4）连接有信号同步切换单元（10）。

4.采用如权利要求1~3任意一种控制系统的转换阀控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：系统启动，第一温度传感器（1）检测转换阀内环境温度，第二温度传感器（2）检测加热器温度，第一温度传感器（1）、第二温度传感器（2）采集的温度信号通过数据采集模块（3）进行信号转换处理后，传输至控制模块（4）进行转阀条件运算处理；

步骤二：当第二温度传感器（2）采集的温度信号长时间无变化时，说明水循环系统有故障，显示模块（6）显示“水循环系统故障”，控制系统控制转换阀不动作，不允许从副油箱供油转主油箱供油；

步骤三：若是步骤二中，通过第二温度传感器（2）检测水循环系统正常，则进行转换阀内环境温度判断，控制模块（4）对第一温度传感器（1）、第二温度传感器（2）检测到的温度数据进行综合权重计算，综合权重计算温度6℃以上时，控制系统控制转换阀自由转换；综合权重计算温度6℃及以下时，控制系统控制转换阀根据其他参数进行相应策略转换。

5.根据权利要求4所述转换阀控制方法，其特征在于：发动机没启动时，转换阀无回油延时功能；发动机启动后，根据综合权重计算的温度是否超过阈值、水循环系统故障与否，控制模块（4）控制转换阀是否启用回油延时功能。

6.采用如权利要求2所述一种控制系统的转换阀控制方法，其特征在于：通过CAN通讯模块（7）将转换阀内环境温度、发动机启动后温度、实时水温数据；以及水循环系统故障与否、转换阀是否启用回油延时功能信息传输给车载主机终端（12），实现双向通讯。

7.采用如权利要求1~3任意一种控制系统的转换阀控制方法，其特征在于：

低温环境下，副油箱供油转主油箱供油时，控制系统通过第二温度传感器（2）自动监控加热器燃油加热是否完成，在未完成的情况下，误操作转换阀，控制系统会挂起操作指令，等待燃油加热完成后再执行转阀指令；

如果主油箱外部管路燃油结蜡堵死，但控制系统通过第二温度传感器（2）监测主油箱燃油加热已经完成，控制模块（4）控制转换阀切换供油油路从副油箱转主油箱供油，此时主油箱必然无法提供燃油，导致发动机缺油抖动，这时按照系统设置的操作反悔机制，操作转换阀会立即到副油箱供回油，防止发动机熄火，等行车到了安全的地方再处理主油箱外部油管结蜡情况；或者当另一油箱没油时，不小心转供油油路到该油箱时，也可以快速重新操作转换阀到有油的油箱供油；

低温环境下，第二温度传感器（2）检测到主油箱加热条件已经完成，如果此时还使用副油箱供油，通讯系统发送“可转阀到主油箱供油”的提示信息到车载主机终端，提醒司机可转阀到主油箱供油；全自动方式下，此时自动切换到主油箱供油。

8.采用如权利要求1~3任意一种控制系统的转换阀控制方法，其特征在于：第一液位传感器（8）、第二液位传感器（9）同步输出油量信号，当主油箱供油时，切换主油箱油量信号到指示仪表，当副油箱供油时，切换副油箱油量信号到指示仪表；检测当前供油油箱的油量与未使用油箱的油量，检测当前使用油箱的油量不足时，全自动控制方式下，控制模块（4）控制转换阀自动转阀到另一油量充沛的油箱供油。

9.采用如权利要求1~3任意一种控制系统的转换阀控制方法，其特征在于：控制模块（4）控制转换阀时，转换过程中如果出现阀芯阻塞或转换阀电机（5）电流过大，这时控制系统会暂停转换阀电机（5）输出，等一段时间后重新启动试转，若还是无法转阀到指定的位置，再过一段时间后再次启动转换阀电机（5），连续三次都不成功视为转换阀已经无能力继续工作，控制模块（4）向车载主机终端（12）发错误信息，表示转换阀故障；中间如果成功，清除错误标识，等待下次转阀指令。

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