CN113153545A - 一种柴油商用车双油箱切换控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柴油商用车双油箱切换控制系统，其特征在于：包括主油箱、副油箱、发动机、油路转换阀、燃油切换控制模块和驾驶控制模块。还提供针对上述柴油商用车双油箱切换控制系统的控制方法，其特征在于：车辆启动时自动控制副油箱为发动机供油，当主油箱内柴油升高到工作油温后，自动切换为主油箱供油，在距离终点的剩余时间为发动机油路更新时间时，自动切换为副油箱供油，直到车辆到达终点，关闭发动机。采用本发明所述的控制系统及控制方法，即能保证柴油商用车的发动机在低温环境能正常启动，还能最大限度降低用油成本，避免人为因素造成的发动机故障，造成生产事故。

Description

一种柴油商用车双油箱切换控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，特别是一种柴油商用车双油箱切换控制系统及其控制方法。
背景技术
为适应北方区域以及其他寒冷地区的环境（-20℃以下），柴油商用车通常采用较低牌号的柴油（如-35#柴油）作为动力，然而这样的低牌号柴油通常价格较高，为了降低用油成本，目前市场上主流柴油商用车采用主副油箱的供油方案，如副油箱装-35#柴油，主油箱装0#柴油。车辆启动时，驾驶员手动操作切换开关使用副油箱为发动机供油运行一段时间，然后通过发动机的冷却水循环系统出来的热水对主油箱的柴油进行加热，当主油箱的柴油温度升至主油箱内柴油能正常工作的温度时，驾驶员再手动操作切换开关使主油箱为发动机供油。另一方面，为保证车辆第二天能正常启动，车辆停车熄火前，还需要驾驶员手动操纵切换开关使副油箱为发动机供油一段时间，直到低压油路中充满-35#柴油才能关闭发动机，以保证下次启动时，油路内的燃油不凝结堵塞油路。上述操作过程，主要凭驾驶员经验操作，特别是对于新车型或新司机来说，主副油箱的切换时机很难准确掌握，车辆启动时，如果切换过早，主油箱加热不充分，主油箱和油路的油还是粘稠，会导致切换过程中发动机熄火，如果切换过晚，会造成用油成本的增加；而车辆停车后关闭发动机前，切换为副油箱供油时间过短，油路没有完全充满低牌号柴油，会造成下次启动发动机故障，时间过长，会造成怠速耗油成本增加；如果驾驶员关闭发动机前遗忘主油箱供油到副油箱供油的切换操作，还会直接造成下次无法启动车辆，延误生产。
发明内容
针对背景技术的问题，本发明提供一种柴油商用车双油箱切换控制系统，以及针对上述控制系统的控制方法，以解决现有技术中柴油商用车主副油箱的切换控制操作复杂，切换时机不易掌握，用油成本不易控制，易造成车辆无法启动，延误生产的问题。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种柴油商用车双油箱切换控制系统，其创新点在于：包括主油箱、副油箱、发动机、油路转换阀、燃油切换控制模块和驾驶控制模块；所述主油箱和副油箱二者的供油管路均通过所述油路转换阀与发动机连通；所述主油箱内设置有用于对主油箱内柴油进行预热的加热管路，所述加热管路与发动机的冷却水系统连接；所述主油箱内还设置有油温传感器，所述油温传感器与所述燃油切换控制模块连接；所述燃油切换控制模块与所述油路转换阀的控制部连接；所述燃油切换控制模块与所述驾驶控制模块连接；所述主油箱所装柴油的牌号大于所述副油箱所装柴油的牌号；
所述驾驶控制模块能获取并存储车辆驾驶的路线信息，还能将所述路线信息传输给所述燃油切换控制模块；
所述燃油切换控制模块能接收所述油温传感器采集的油温数据信息，还能记录主油箱内柴油从车辆启动时的初始油温升高到设定的工作油温所需时间；所述燃油切换控制模块还能控制所述油路转换阀对主油箱或副油箱的供油管路进行选通；所述燃油切换控制模块能接收所述驾驶控制模块传输的路线信息，并从收到的路线信息中获取发动机在整个路线的运行时间；所述燃油切换控制模块还用于存储发动机油路更新时间。
进一步地，所述主油箱所装柴油的牌号为10#、5#或0#，所述副油箱所装柴油的牌号为-10#、-20#、-35#或-50#。
本发明还提供一种针对上述柴油商用车双油箱切换控制系统的控制方法，包括：
设车辆的行驶路段为从起点A到终点B的AB路段；车辆通电后，所述驾驶控制模块将路线信息传输给燃油切换控制模块，所述燃油切换控制模块根据得到的路线信息获取车辆在AB路段全程发动机的总运行时间为T；将发动机油路更新时间记为Th，将主油箱内柴油油温从发动机启动时的温度升到设定的工作油温所用时间记为t；所述Th为设定值；
车辆在起点A启动发动机后，所述燃油切换控制模块首先对所述T和Th进行比较：
如果T≦Th，则按方法一控制对发动机的燃油供给；如果T＞Th，则按方法二控制对发动机的燃油供给；
车辆发动机启动后，所述发动机冷却水系统流出的热水进入所述主油箱的加热管路对主油箱内柴油进行加热；
所述方法一包括：所述燃油切换控制模块控制所述油路转换阀使副油箱的供油管路与发动机选通，使副油箱为发动机供油，直到车辆到达终点B，发动机关闭；
所述方法二包括：
所述燃油切换控制模块通过所述油温传感器持续获取主油箱内柴油实时的温度数据，
如果发动机启动时主油箱内柴油的温度等于或高于工作油温，则所述燃油切换控制模块控制所述油路转换阀使主油箱的供油管路与发动机选通，使主油箱为发动机供油；当发动机的运行时间等于T-Th时，所述燃油切换控制模块控制所述油路转换阀使副油箱的供油管路与发动机选通，使副油箱为发动机供油，直到车辆到达终点B，发动机关闭；
如果发动机启动时主油箱内柴油的温度低于工作油温，则所述燃油切换控制模块控制所述油路转换阀使副油箱的供油管路与发动机选通，使副油箱为发动机供油；车辆行驶过程中：如果T≦t，则燃油切换控制模块不动作，使副油箱继续为发动机供油，直到车辆到达终点B，发动机关闭；如果T＞t，且主油箱内柴油的温度升到工作油温时T-t≦Th，则燃油切换控制模块不动作，使副油箱继续为发动机供油，直到车辆到达终点B，发动机关闭；如果T＞t，且主油箱内柴油的温度升到工作油温时T-t＞Th，则所述燃油切换控制模块控制所述油路转换阀使主油箱的供油管路与发动机选通，使主油箱为发动机供油，直到发动机的运行时间等于T-Th时，所述燃油切换控制模块控制所述油路转换阀使副油箱的供油管路与发动机选通，使副油箱为发动机供油，直到车辆到达终点B，发动机关闭；
所述工作油温为设定值，是根据柴油的凝点设定的柴油能正常供发动机燃烧使用的温度。
本发明的原理如下：
发明人发现，车辆启动时，对油箱切换的时机把握最关键的因素是主油箱的油温，只要在车辆启动后能实时、准确地掌握主油箱内柴油的油温，即能在最恰当的时机进行主副油箱的切换，以解决高牌号燃油加热不足造成发动机运行故障或低牌号燃油使用过多造成成本增加的问题。而决定发动机在环境温度较低的情况下能否正常启动的因素，关键在于发动机油路更新时间，这个时间参数表示车辆在前次停车关闭发动机前，从主油箱供油切换到副油箱供油后低压油路（即油路转换阀到发动机的喷油嘴之间的油路）完全更换为较低排号柴油需要的时间，而这个发动机油路更新时间与发动机的型号（排量）有关，发动机的型号定了，这个时间参数就可以进行设定（也可以根据当时功率计算来实时调整），虽然司机停车后是可以根据这个时间参数来控制发动机延时运行，但由于这样的油耗并不用于提供车辆行驶的动力，所以会造成低牌号柴油的浪费。发明人发现，如果能在到达目的地之前，根据上述发动机油路更新时间提前将主油箱切换到副油箱，车辆到达目的地后刚好能使低压油路都充满副油箱的低牌号柴油，则即能保证下次车辆使用时能顺利启动发动机，还能进一步减少低牌号燃油的损耗，最大限度降低使用成本。为了实现上述目的，需要掌握车辆在整个运行过程中的几个时间参数：发动机在整个行驶线路上的总运行时间为T、发动机油路更新时间Th，主油箱柴油油温从发动机启动时的温度升到工作油温所用时间t；还需要实时掌握主油箱内柴油的温度信息。
本申请中，发明人通过在主油箱内设置油温传感器实时采集主油箱内柴油温度，以达到实时、准确掌握主油箱油温的目的，而主油箱柴油油温从发动机启动时的温度升到工作油温所用时间t则通过燃油切换控制模块记录；通过驾驶控制模块提供的路线信息，可获取发动机的总运行时间T；发动机油路更新时间Th根据发动机的型号进行设定并存储在燃油切换控制模块。
车辆启动前，燃油切换控制模块首先根据所述T和Th判断车辆发动机全程的运行时间长短，分情况进行控制：
如果T≦Th，表示车辆行驶路程较短，发动机的运行时长不足以满足副油箱-主油箱-副油箱的切换过程，车辆行驶全程副油箱供油即可，主副油箱中途不需切换。
如果T＞Th，则还需要考虑主油箱的柴油温度分情况控制：如果T≦t，表示车辆从起点到达终点时，油温刚好升到工作油温或还没有升到工作油温，这种情况车辆行驶全程主副油箱也不需要切换，副油箱供油即可；如果T＞t，且T-t≦Th，表示油温升到工作油温时，发动机剩下的运行时长小于或等于发动机油路更新时间Th，说明应该在这个时间点或之前就应该用副油箱供油了，所以全程也不需要切换，副油箱供油即可；只有T＞t，且T-t＞Th，表示油温升到工作油温时，发动机剩下的运行时长大于发动机油路更新时间Th，为了节约运行成本，此时可以从车辆启动时的副油箱供油切换到主油箱供油，直到发动机剩余运行时间等于Th时，即发动机的运行时间等于T-Th时，再从主油箱供油切换到副油箱供油，以保证车辆到达终点时，低压油路都充满副油箱的低牌号柴油，保证下次车辆使用时能顺利启动发动机，同时，又不需要车辆停下来使发动机延时运行，额外耗费低牌号柴油。
由此可见，本发明具有如下的有益效果：本申请所述的控制系统的各个部分相互连接和作用，按上述方式对车辆在整个行驶过程中的主副油箱进行自动切换控制，既保证了在寒冷地区车辆能正常启动，还最大程度地降低了油耗，降低了使用成本，也避免了驾驶员在驾驶过程中由于误操作或遗忘操作造成油耗的无谓增加，甚至造成发动机无法启动的事故，影响生产。特别是随着柴油商用车无人驾驶技术的推广，本申请所述的方案也能运用在无人驾驶的柴油商用车上，以达到保证发动机顺利启动的同时降低运行成本的目的。
附图说明
本发明的附图说明如下。
附图1 为本发明的结构示意图。
图中：1、主油箱；2、副油箱；3、发动机；4、油路转换阀；5、燃油切换控制模块；6、驾驶控制模块；7、油温传感器； 11、加热管路。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
如附图1所示的柴油商用车双油箱切换控制系统，包括主油箱1、副油箱2、发动机3、油路转换阀4、燃油切换控制模块5和驾驶控制模块6；所述主油箱1和副油箱2二者的供油管路均通过所述油路转换阀与发动机3连通；所述主油箱1内设置有用于对主油箱1内柴油进行预热的加热管路11，所述加热管路11与发动机3的冷却水系统连接，实际上，加热管路的进水口与发动机冷却水管路的出水口连接，加热管路的出水口与冷却水箱的回水口连接，流经发动机的冷却水被发动机加热后流入主油箱的加热管路对主油箱内的柴油进行加热，然后再流回冷却水箱进行冷却后循环使用；所述主油箱1内还设置有油温传感器7，所述油温传感器7与所述燃油切换控制模块5连接；所述燃油切换控制模块5与所述油路转换阀4的控制部连接；所述燃油切换控制模块5与所述驾驶控制模块6连接；所述主油箱1所装柴油的牌号大于所述副油箱2所装柴油的牌号，本实施例中，主油箱1装10#、5#或0#牌号的柴油，所述副油箱2装-10#、-20#、-35#或-50#牌号的柴油，副油箱的柴油凝点较低，主要用于低温环境下为发动机供油，而主油箱的柴油凝点较高，待油温预热后供发动机使用，以降低车辆用油成本。
所述驾驶控制模块6能获取并存储车辆驾驶的路线信息，还能将所述路线信息传输给所述燃油切换控制模块5；上述路线信息包括路线长度、导航信息、车辆全程行驶时间、发动机全程的运行时间等，可以是驾驶控制模块6存储的已有线路的经验数据，也可以是导航系统获取的数据等。
所述燃油切换控制模块5能接收所述油温传感器7采集的油温数据信息，还能记录主油箱1内柴油从车辆启动时的初始油温升高到设定的工作油温所需时间；所述燃油切换控制模块5还能控制所述油路转换阀4对主油箱1或副油箱2的供油管路进行选通，以根据情况在主油箱1和副油箱2之间进行切换，选择其中一个油箱为发动机供油；所述燃油切换控制模块5能接收所述驾驶控制模块6传输的路线信息，并从收到的路线信息中获取发动机3在整个路线的运行时间；所述燃油切换控制模块5还用于存储发动机油路更新时间，这里所述的发动机油路更新时间表示从主油箱供油切换到副油箱供油后低压油路（即油路转换阀到发动机的喷油嘴之间的油路）完全更换为副油箱的较低排号柴油需要的时间，而这个发动机油路更新时间与发动机的型号（排量及当时的功率）有关，发动机的型号定了，这个时间参数就可以进行设定（可计算，可根据需要适当留出余地）。
本实施例还提出一种针对上述控制系统的控制方法，包括：
设车辆的行驶路段为从起点A到终点B的AB路段；车辆通电后，所述驾驶控制模块6将路线信息传输给燃油切换控制模块5，所述燃油切换控制模块5根据得到的路线信息获取车辆在AB路段全程发动机3的总运行时间为T；将所述发动机油路更新时间记为Th，所述Th为设定值，其含义前文已介绍；将主油箱1内柴油油温从发动机启动时的温度升到设定的工作油温所用时间记为t，所述工作油温为设定值，是根据柴油的凝点设定的柴油能正常供发动机3燃烧使用的温度。
车辆在起点A启动发动机3后，所述燃油切换控制模块5首先对所述T和Th进行比较：
如果T≦Th，则按方法一控制对发动机3的燃油供给；如果T＞Th，则按方法二控制对发动机3的燃油供给；
同时，车辆发动机3启动后，所述发动机3冷却水系统流出的热水就开始进入所述主油箱1的加热管路11对主油箱1内柴油进行加热，主油箱1内的柴油逐渐升高直到达到工作油温然后保持在一定温度范围内；
所述方法一包括：所述燃油切换控制模块5控制所述油路转换阀4使副油箱2的供油管路与发动机3选通，使副油箱2为发动机3供油，直到车辆到达终点B，发动机3关闭；此种情况表示，发动机全程的运行时间小于发动机油路更新时间，由于车辆行驶路程太短，如果从副油箱切换到主油箱，再切换到副油箱，剩下的时间不足以使发动机的低压油路充满副油箱的柴油，所以全程副油箱供油即可；
所述方法二包括：
所述燃油切换控制模块5通过所述油温传感器7持续获取主油箱1内柴油实时的温度数据；
如果发动机3启动时主油箱1内柴油的温度等于或高于工作油温，则所述燃油切换控制模块5控制所述油路转换阀4使主油箱1的供油管路与发动机3选通，使主油箱1为发动机3供油；当发动机3的运行时间等于T-Th时，即剩余运行时间等于Th时，所述燃油切换控制模块5控制所述油路转换阀4使副油箱2的供油管路与发动机3选通，使副油箱2为发动机3供油，直到车辆到达终点B，发动机3关闭；
如果发动机3启动时主油箱1内柴油的温度低于工作油温，则所述燃油切换控制模块5控制所述油路转换阀4使副油箱2的供油管路与发动机3选通，使副油箱2为发动机3供油；车辆行驶过程中：
如果T≦t，表示主油箱1内柴油的温度升到工作油温时车辆刚好到达终点B，或者主油箱1内柴油的温度升到工作油温前车辆已经到达终点B，这种情况标明车辆的行驶路程较短，没有时间从副油箱切换到主油箱供油，所以燃油切换控制模块5不动作，使副油箱2继续为发动机3供油，直到车辆到达终点B，发动机3关闭；
如果T＞t，且主油箱1内柴油的温度升到工作油温时T-t≦Th，这种情况表示发动机剩下的运行时间刚好或不足以满足从主油箱供油切换到副油箱供油还能使发动机的低压油路充满副油箱的柴油，所以燃油切换控制模块5不动作，使副油箱2继续为发动机3供油，直到车辆到达终点B，发动机3关闭；
如果T＞t，且主油箱1内柴油的温度升到工作油温时T-t＞Th，则所述燃油切换控制模块5控制所述油路转换阀4使主油箱1的供油管路与发动机3选通，使主油箱1为发动机3供油，直到发动机3的运行时间等于T-Th时，即剩余运行时间刚好等于Th时，所述燃油切换控制模块5控制所述油路转换阀4使副油箱2的供油管路与发动机3选通，使副油箱2为发动机3供油，直到车辆到达终点B，发动机3关闭。

Claims (3)

1.一种柴油商用车双油箱切换控制系统，其特征在于：包括主油箱（1）、副油箱（2）、发动机（3）、油路转换阀（4）、燃油切换控制模块（5）和驾驶控制模块（6）；所述主油箱（1）和副油箱（2）二者的供油管路均通过所述油路转换阀与发动机（3）连通；所述主油箱（1）内设置有用于对主油箱（1）内柴油进行预热的加热管路（11），所述加热管路（11）与发动机（3）的冷却水系统连接；所述主油箱（1）内还设置有油温传感器（7），所述油温传感器（7）与所述燃油切换控制模块（5）连接；所述燃油切换控制模块（5）与所述油路转换阀（4）的控制部连接；所述燃油切换控制模块（5）与所述驾驶控制模块（6）连接；所述主油箱（1）所装柴油的牌号大于所述副油箱（2）所装柴油的牌号；
所述驾驶控制模块（6）能获取并存储车辆驾驶的路线信息，还能将所述路线信息传输给所述燃油切换控制模块（5）；
所述燃油切换控制模块（5）能接收所述油温传感器（7）采集的油温数据信息，还能记录主油箱（1）内柴油从车辆启动时的初始油温升高到设定的工作油温所需的时间；所述燃油切换控制模块（5）还能控制所述油路转换阀（4）对主油箱（1）或副油箱（2）的供油管路进行选通；所述燃油切换控制模块（5）能接收所述驾驶控制模块（6）传输的路线信息，并从收到的路线信息中获取发动机（3）在整个路线的运行时间；所述燃油切换控制模块（5）还用于存储发动机油路更新时间。
2.如权利要求1所述的柴油商用车双油箱切换控制系统，其特征在于：所述主油箱（1）所装柴油的牌号为10#、5#或0#，所述副油箱（2）所装柴油的牌号为-10#、-20#、-35#或-50#。
3.一种柴油商用车双油箱切换控制系统的控制方法，其特征在于：所涉及的硬件包括主油箱（1）、副油箱（2）、发动机（3）、油路转换阀（4）、燃油切换控制模块（5）和驾驶控制模块（6）；所述主油箱（1）和副油箱（2）二者的供油管路均通过所述油路转换阀与发动机（3）连通；所述主油箱（1）内设置有用于对主油箱（1）内柴油进行预热的加热管路（11），所述加热管路（11）与发动机（3）的冷却水系统连接；所述主油箱（1）内还设置有油温传感器（7），所述油温传感器（7）与所述燃油切换控制模块（5）连接；所述燃油切换控制模块（5）与所述油路转换阀（4）的控制部连接；所述燃油切换控制模块（5）与所述驾驶控制模块（6）连接；所述主油箱（1）所装柴油的牌号大于所述副油箱（2）所装柴油的牌号；
所述驾驶控制模块（6）能获取并存储车辆驾驶的路线信息，还能将所述路线信息传输给所述燃油切换控制模块（5）；
所述燃油切换控制模块（5）能接收所述油温传感器（7）采集的油温数据信息，还能记录主油箱（1）内柴油从车辆启动时的初始油温升高到设定的工作油温所需时间；所述燃油切换控制模块（5）还能控制所述油路转换阀（4）对主油箱（1）或副油箱（2）的供油管路进行选通；所述燃油切换控制模块（5）能接收所述驾驶控制模块（6）传输的路线信息，并从收到的路线信息中获取发动机（3）在整个路线的运行时间；所述燃油切换控制模块（5）还用于存储发动机油路更新时间；
所述控制方法包括：
设车辆的行驶路段为从起点A到终点B的AB路段；车辆通电后，所述驾驶控制模块（6）将路线信息传输给燃油切换控制模块（5），所述燃油切换控制模块（5）根据得到的路线信息获取车辆在AB路段全程发动机（3）的总运行时间T；将发动机油路更新时间记为Th，所述Th为设定值；将主油箱（1）内柴油油温从发动机启动时的温度升到设定的工作油温所用时间记为t；
车辆在起点A启动发动机（3）后，所述燃油切换控制模块（5）首先对所述T和Th进行比较：
如果T≦Th，则按方法一控制对发动机（3）的燃油供给；如果T＞Th，则按方法二控制对发动机（3）的燃油供给；
车辆的发动机（3）启动后，所述发动机（3）冷却水系统流出的热水进入所述主油箱（1）的加热管路（11）对主油箱（1）内柴油进行加热；
所述方法一包括：所述燃油切换控制模块（5）控制所述油路转换阀（4）使副油箱（2）的供油管路与发动机（3）选通，使副油箱（2）为发动机（3）供油，直到车辆到达终点B，发动机（3）关闭；
所述方法二包括：
所述燃油切换控制模块（5）通过所述油温传感器（7）持续获取主油箱（1）内柴油实时的温度数据；
如果发动机（3）启动时主油箱（1）内柴油的温度等于或高于工作油温，则所述燃油切换控制模块（5）控制所述油路转换阀（4）使主油箱（1）的供油管路与发动机（3）选通，使主油箱（1）为发动机（3）供油；当发动机（3）的运行时间等于T-Th时，所述燃油切换控制模块（5）控制所述油路转换阀（4）使副油箱（2）的供油管路与发动机（3）选通，使副油箱（2）为发动机（3）供油，直到车辆到达终点B，发动机（3）关闭；
如果发动机（3）启动时主油箱（1）内柴油的温度低于工作油温，则所述燃油切换控制模块（5）控制所述油路转换阀（4）使副油箱（2）的供油管路与发动机（3）选通，使副油箱（2）为发动机（3）供油；车辆行驶过程中：如果T≦t，则燃油切换控制模块（5）不动作，使副油箱（2）继续为发动机（3）供油，直到车辆到达终点B，发动机（3）关闭；如果T＞t，且主油箱（1）内柴油的温度升到工作油温时T-t≦Th，则燃油切换控制模块（5）不动作，使副油箱（2）继续为发动机（3）供油，直到车辆到达终点B，发动机（3）关闭；如果T＞t，且主油箱（1）内柴油的温度升到工作油温时T-t＞Th，则所述燃油切换控制模块（5）控制所述油路转换阀（4）使主油箱（1）的供油管路与发动机（3）选通，使主油箱（1）为发动机（3）供油，直到发动机（3）的运行时间等于T-Th时，所述燃油切换控制模块（5）控制所述油路转换阀（4）使副油箱（2）的供油管路与发动机（3）选通，使副油箱（2）为发动机（3）供油，直到车辆到达终点B，发动机（3）关闭；
所述工作油温为设定值，是根据柴油的凝点设定的柴油能正常供发动机（3）燃烧使用的温度。
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