某特種汽車主副燃油切換系統改進

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航里程的要求越來越高，傳統車輛一般不具備主副燃油箱系統，無法滿足特種汽車狹小安裝空間內車輛續航里程要求。在特種汽車領域，由于其車輛使用特殊性及受限于特種汽車上使用的各設備，且提高車輛續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航里程。而設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，車輛側坡行駛時，極易造成低側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進行了改進，經用戶使用驗證，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，便于車輛及時補充燃油。燃油箱需保證一定的剛度與強度，燃油箱內部設置不同數量的隔板，以降低車輛在加速或減速時的燃油對油箱殼體的沖擊。燃油箱位置與發動機本體距離不得過長，以降低發動機燃油供給系的燃油流動阻力，使發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構，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，容易引起車輛在左右方向上的質心偏移，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，當燃油箱存在泄漏會導致整個燃油箱全部的燃油發生泄漏，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 主副燃油系統布置及其特點

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

圖3 主副燃油系統布置示意圖

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動機燃油供給系供油。駕駛員在駕駛室內可以操作翹板開關實現主副燃油箱油表顯示切換，可以實時關注主副燃油箱的具體油量。手動轉閥采用轉閥型式，當手動轉閥處于默認狀態時，主燃油箱油路與發動機供給系相通，當主燃油箱油量油位過低時，操縱手動轉閥手柄，帶動旋轉開關使轉閥閥芯轉過90度，此時主燃油箱油路與發動機燃油供給系斷開，副燃油箱油路與發動機燃油供給系連通，以實現主副燃油箱油路的切換。手動轉閥結構原理示意圖如圖4所示。

圖4 手動轉閥結構示意圖

采用左右分別布置燃油箱的方式，可以實現左右燃油箱的互換性及統一性，同時也可以便于車輛上的空間布置，使車輛質心左右對稱，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，當單側燃油箱因故損壞時，可以使用手動轉閥進行燃油回路切換，以使車輛仍可繼續行駛機動。再者，在低溫環境進行車輛起動及行駛時，需要更換低溫用發動機燃油，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，在低溫環境起動和行駛時，使用手動轉閥直接實現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坡行駛工況下油溢出的現象，而主副燃油箱在連通情況下，由于車輛在側坡行駛，高的一側燃油箱內的燃油可以通過兩個油箱之間的連通管路向低的一側的燃油箱流動，導致燃油箱內部的燃油溢出，易發生危險，如圖5、圖6所示。

圖5 車輛側坡行駛示意圖（非連通狀態）

圖6 車輛側坡行駛示意圖（連通狀態）

左右分別布置主副燃油箱系統可以規避車輛在側坡行駛時燃油溢出的風險，但特種汽車因車身大而寬，通過性相比傳統車輛略差。當一側燃油箱燃油加注完成后，另一側燃油箱距離加油機較遠，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 主副燃油切換系統改進

針對特種汽車存在側坡行駛工況及方便特種汽車野外工況便于加注燃油，對主副燃油系統的布置進行優化改進。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換向閥，實現主副燃油箱連通與截止，并在駕駛室內設置翹板開關，以一鍵實現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，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航里程，便于駕駛操作及加大車輛的連續續航里程。

當車輛進行側坡行駛時，駕駛員可以在駕駛室內一鍵實現主副燃油箱的截止功能，左右燃油箱不再互通，避免車輛在側坡行駛時，出現的高側燃油箱內部燃油通過底部的燃油管路向低側燃油箱補充，直至燃油溢出，避免安全隱患；待車輛行駛通過側坡后，再將電控換向閥斷電，保持左右互通狀態，同時降低電磁閥的發熱量，提高使用壽命。

當車輛在野外進行燃油箱加注燃油時，不需再調整車輛方向，可以在單側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，當車輛需要在低溫環境起動和行駛時，使用手動轉閥切換至副燃油箱，再進入低溫起動與行駛狀態，不需再將原燃油箱的燃油全部放掉更換成低溫燃油；當車輛恢復常溫情況時，可以再將手動切換閥復位，直接切換回常溫燃油。

當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翹板開關一鍵實現截斷主副燃油箱管路，切換手動燃油切換開關，使車輛在短時間內繼續機動，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換向截止閥，當電控換向截止閥出現故障時，仍可以使用手動截止閥對管路進行截止，實現開關冗余，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，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。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電源驅動，通過布置在駕駛室內的燃油切換翹板開關控制，實現主副燃油箱管路的連通與截止，當翹板開關處于復位位置時，電控截止閥處于常通狀態，當駕駛員按下翹板開關，電控截止閥處于關閉狀態，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）

經過廠內調試、試驗場地進行測試，測試結果表明在底部連通截止閥處于常通狀態下，不用下車進行手動切換閥操作，可以大幅提高車輛的續航里程；車輛在側坡行駛之前，駕駛員通過駕駛室內的翹板開關一鍵操作電控截止閥，關閉了主副燃油箱連通管路，使主副燃油箱相互獨立，在 20%的側坡行駛時，低側的燃油箱未出燃油溢出現象，保證了車輛側坡行駛安全，當駕駛通過側坡后，駕駛員復位駕駛室內的翹板開關，使主副燃油箱繼續互通；在加油站進行加油時，無需再進行車輛掉頭，從單側一方進行加注燃油即可實現兩側的主副油箱燃油加注，方便操作。

4 結語

通過對某特種汽車燃油系統布置進行改進，可以有效提高車輛的續航里程，并保證駕駛員在側坡行駛時的安全性，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移及檢測維修，提高了維修便利性。經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可，并為特種汽車燃油系統布置提供了新思路。