矿用重型汽车燃油精准控制，降低运行成本

矿用重型汽车燃油精准控制，降低运行成本

张勇 1 张美军 2 逯志哲 3

包钢白云鄂博铁矿公路运输作业部 内蒙古包头市 014080

摘要：随着世界矿产资源的开发，运输车辆行业的发展世界能源日益紧缺和油价的日益攀升,使得燃油非正常损耗给企业造成的损失越来越显著,这种人为的非正常消耗不仅给企业带来了较大的经济损失,而且也在企业内部造成了比较大的负面影响。矿用重型汽车燃油经济性是用以评价汽车技术状况与维修质量的综合性参数，也是诊断和分析汽车故障的重要参考。大型电传动自卸车是目前露天矿山运输的主要设备，在石油能源日见短缺的今天，对其道路运行燃油消耗量的精确检测和评价，无论是对于制造厂家的产品定型鉴定、设计改进，还是对于矿山的采购选型和设备合理使用均具有重要意义。

关键词：系统分析；研发方案实施；效益分析

1矿用重型汽车燃油精准控制项目工作报告

矿用重型汽车在生产过程中消耗最大的成本费用就是柴油的消耗，合理的实时监控柴油在拉运过程中的消耗数量，可以有效的为早期故障判断、柴油的控制、对司机成本考核等方面提供可靠的数据支持，目前所采取的柴油监控机制处于空白状态，其模式是：司机加油-计量-拉运-再次加油-拉运，无限循环上述过程，在加油站的计量只计量加油的总量，对于司机在运行过程所实施的燃油消耗，并没有数据可以查询，对于柴油消耗不能实施精准把控，为了更好的降低运行成本费用指标，决定研发柴油消耗远端实施统计分析系统。

2．矿用重型汽车燃油精准控制，降低运行成本项目技术报告

2.1燃油系统简述

2.1.1燃油系统工作原理

矿用重型汽车燃油系统，包括柴油机、燃油箱、燃油泵、燃油滤清器和调压装置，所述燃油箱通过主进油管路与柴油机的进油口连接，所述柴油机的出油口通过主回油管路与燃油箱连接，还包括一旁通阀和燃油预热器，所述主进油管路依次连接燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、旁通阀、调压装置及柴油机进油口，所述旁通阀的出口通过旁通油路与燃油预热器连接，所述调压装置通过调压油路与燃油预热器连接，所述燃油预热器通过辅助回油管路与燃油箱连接。燃油系统的功用是根据发动机运转工况的需要，向发动机供给一定数量的、清洁的、雾化良好的燃油，以便与一定数量的空气混合形成可燃混合气。同时，燃油系统还需要储存相当数量的燃油，以保证汽车有相当远的续驶里程。

2.1.2燃油箱构成基本数据

燃油箱是一个椭圆形，水平安装的油箱，位于矿车主车架的右侧,前轮和后轮之间。玻璃观察孔可以不用拆卸任何盖子就能从外部看到相对应的燃油位。安装通气孔帽是为了防止产生正压力（注油时）或真空（当燃油在正常运行被消耗期间）。在燃油箱内部安装有油位传感装置，通过驾驶室内的油位表可观察到在使用过程中油箱的油位。

燃油箱：

1. 重量：540公斤(未装油)

2. 装油量：2877L 760加仑

3. 要求柴油类型：夏季：O号轻柴油

冬季：-20～-35号轻柴油

2.2常见液位检测方式

综上所述我们最终选择超声波测量油位

2.3燃油计量传感器的研发和实施

2.3.1超声波传感器测量原理

超声波传感器利用声波介质对被检测物进行非接触式无磨损的检测。超声波传感器对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。其检测性能几乎不受任何环境条件的影响，包括烟尘环境和雨天，适用于矿山烟尘大的环境。

将超声波探头接入如上图所示的电路中分析如下：H0/to=H1/too

所以有H1=（too/to）H0所以液位为H=H2-H1

通过如上的简单计算可测得液位的高度。

2.3.2设计实施

利用超声波计量传感器对矿用重型汽车的燃油消耗量进行实时监控，通过传感器的另一端链接GPS终端模块，里面安装有流量卡，实时把柴油的消耗情况通过特定的电脑端和手机端进行显示统计，内容包括：运行里程、加油数量、加油次数、异常消耗统计、方向位置等数据，对矿用重型汽车的燃油消耗量进行精准把控，有效降低矿车的燃油消耗量，降低运行成本。

设计制作超声波传感器及终端控制模块，实时感知燃油消耗的每一个节点，对矿车运行中的燃油消耗量实行远程监控，实时调整矿车的运行状态，减少矿车的无功运行。

4. 计算方式

通过读取电压模拟量输出引脚输出的电压值，就可以计算对应的距离值，传感器出厂默认以0-5000mV的电压值对应0-1000mm的距离值，每5mV的电压对应1mm的距离。当探测的距离大于1000mm时输出≈5000mV电压，没有探测到液体时输出小于50mV。

例如：当前读取模拟量输出引脚电压值为3000mV时

由：S=U/5000*1000 ；

得：距离=3000/5000*1000=600mm；

故：当前探测到液体的距离值为600mm。

4. 安装步骤

第一步：选择安装位置。在油箱底部选择安装区域时，尽量避开油箱两端的出油管，以及进油口附近的隔板障碍物位置，尽量在中间位置选择理想安装区域。

第二步：测试确认安装点。将准备好的干净水涂抹探头感应区，以保证测试找点传感器和油箱接触面空气排除，然后将传感器固定油箱选取安装位。将显示板防水头和油位传感器防水头接上，显示板USB插头插入事先准备好的移动电源，观察显示板数据是否稳定判定选点是否正确。

第三步：固定安装传感器。选好的安装点用砂纸打磨去掉油漆层，保证安装面平整，并再次用抹布清理干净，确保传感器安装前没有脏物进入。用胶枪把胶水打到传感器感应区，将胶水搅拌均匀，然后贴合到油箱安装位，常温下胶水4-5分钟初步凝固，然后按引脚说明连线。

3．矿用重型汽车燃油精准控制，降低运行成本项目经济效益分析

3.1直接经济效益：

项目投入费用：

按照以往超声波传感器设计模块的流程，设计、制作、放样、模板大约需要0.28万元，GPS终端设制板卡制作为500元一块，合计费用大约0.285万元，18台运矿车合计：5.13万元其他零散备件在0.3万元左右，需要耐高温的线路，大约0.2万元元。

总计：5.63万元

白云铁矿主采场的电铲压车等待的时间基本在：30min/台.天，通过精准控制调配，可有效将待铲时间降低15min /台。

1）K2000E发动机：怠速每小时消耗燃油：2.39L/min

0.5小时燃油消耗量为：71.7L/0.5H。

精准监控后,将待铲时间降至15min ,单台可降燃油消耗：35.85L/台，12台K2000E发动机每天可降燃油消耗：430.2L，每月可降：12906L。

2）QSK60发动机：怠速每小时消耗燃油：2.835L/min

0.5小时燃油消耗量为：85.05L/0.5H

精准监控后,将待铲时间降至15min ,单台可降燃油消耗：42.53L/台，6台QSK60发动机每天可降燃油消耗：255.18L，每月可降：7655.4L。

每月两种设备可降燃油：20561.4L

可降运行成本：5300元/吨×0.85×20561.4L=92629.1元

全年可降运行成本：92629.1×12月=111.1549-5.63万元=105.5万元

3.2间接经济效益

1）防范油料的非正常消耗：

系统以测量发动机实际燃油消耗为油耗依据，通过油耗显示屏或是后台监控终端，可以方便地读取实际油耗情况。

2）优化运营成本：

通过对统计监测数据的采集分析，可统计任意时段的油耗、里程，并计算出每公里油耗和每公里的油料费用，以便管理人员分析出最经济快速的运输线路。

3）优化司机驾驶行为：

通过对油耗数据的实时监控，可以有效改善司机的驾驶习惯和行为，降低正常燃油消耗。(根据国家权威机构统计结果：普通驾驶员驾驶习惯对燃油经济性影响范围达30%，职业驾驶员的操作技能对车辆能耗影响可达12%。)

4）统计决策：

通过合理的油耗统计分析，可以快速把划一或者多元管理的定额油耗指标，迅速下降到一个合理的水平，直接为企业节省居高的油耗定额支出。

结束语：超声波燃油控制计量模块是目前在矿用重型汽车上首次制作和研发使用，具有可靠性、稳定性、准确性，可以对车辆进行统一管理和高效调度，提高车辆的利用率；掌握车辆实时信息，对车辆实施实时监控；防止违章驾驶，保证行车安全，为矿车的经济运行及企业的降本增效工作创造出新的增长点。