燃油加油机的结构和工作原理

广州城市职业学院学生毕业论文（设计）手册
毕业论文（设计）题目燃油加油机的结构和工作原理教学单位信息与汽车工程学院
专业/年级电气自动化技术（07级）
姓名李根
学号 *********** 指导教师姓名/职称龚雄文助教
日期 2010年4月22日
教务处制
独创性声明
本人声明所呈交的毕业论文（设计）是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得广州城市职业学院或其他教育机构的证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本论文（设计）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

论文（设计）作者签名：签字日期：年月日
摘要本文从机械和电气两个方面详细介绍了加油机的结构和工作原理。

熟悉这些结构并掌握其工作原理就能为加油机的安装和维修工作打下坚实的基础。

其中机械部分又详细介绍了加油机各液压系统部件的结构和工作原理，加油机内部的输油管道就是由这些液压系统部件组成的。

而电气部分主要是实现弱电对强电的控制，通过各个电子板块实现预置加油与计数显示。

关键词：加油机；税控燃油加油机；卡机联动加油机；油泵；防爆电机；流量计；电磁阀；税控主板；IC卡主板；POS板；
ABSTRACT In this paper, two aspects of mechanical and electrical details of the tanker's structure and working principle. Familiar with these structures and be able to control their works for the installation and maintenance of tanker lay a solid foundation. Including a detailed description of the mechanical parts of all hydraulic system components tanker structure and working principle of the tanker by the internal pipeline is composed of hydraulic system components. The electrical component is to achieve control of weak to strong power, through various electronic fuel and counting plate achieve preset display.
KEY WORDS:Tanker; Fuel Dispenser; card dispenser machine interaction; pump; explosion-proof motor; flowmeter; electromagnetic valve; tax control board; IC card board; POS board;
目录
1. 前言 (1)
1.1加油机的种类 (2)
1.2加油机的基本结构及主要部件的作用 (2)
2.加油机的结构 (3)
2.1 机内泵加油机液压系统 (3)
2.2 油泵 (4)
2.3 油气分离器 (5)
2.4 流量计 (6)
2.5 电磁阀 (8)
2.6 自封油枪 (10)
3. 加油机电气控制系统 (11)
3.1 IC卡系统简介 (11)
3.2 卡机联动加油机的模块构成 (14)
3.2 卡机联动加油机的电子部分工作原理 (15)
3.3 加油机的四个控制流程 (15)
3.4 加油机各电子板块的作用 (16)
4. 卡机联动加油机与后台管控的通讯 (19)
4.1通讯控制器的安装及通讯线的连接 (19)
4.2 后台管控PC与加油机的通讯系统结构 (19)
4.3 通讯控制器的基本构成和作用 (19)
5. 结论 (20)
参考文献 (21)
致谢 (22)
1.前言
加油机，全称机动车燃油加油机，是供机动车添加燃油的计量系统，它包括液体容积式流量计、附加装置和辅助装置。

税控燃油加油机，是根据我国规定(1999年2月起)：供油品交易用的加油机必须具有“税控功能”。

因此，此后的机动车燃油加油机又称税控燃油加油机。

1.1加油机是伴随汽车制造工业、石油工业、交通运输业的发展而诞生和发展的。

世界上最初的加油机诞生于20世纪初，它是手动吸油泵、标有刻度的透明圆筒与截门的组合装置；拥有了现代油机的雏形。

到二三十年代手动吸油泵改进为电动抽油泵，透明圆筒代之以带指针刻度盘的流量计。

四五十年代，指针式计数器发展为字轮式计数器，其功能由仅能指示体积扩展为既能计体积、金额、又能指示并调节单价的机械计数装置。

20世纪70年代，电子技术的发展促进了加油机显示操作、控制管理技术进步。

各种电子显示形式、预置加油电子装置诞生。

电子技术的发展使得悬挂无岛式加油系统、潜泵加油系统及八九十年代以研发的带油气回收装置的加油机、多枪组合加油机、IC卡加油机等技术迅速发展起来。

我国的加油机技术起步较晚，1924年才始建首家加油站。

所需少量加油机全靠西方进口，20世纪70年代，诞生了中国的第一代加油机。

90年代初，诞生了国产的第一台电脑加油机，从此打开了中国高端加油机发展的序幕。

今后，随着我国石油工业、汽车工业及城乡交通的发展，加油机及其技术得到了迅猛发展，未来的加油机将向着智能、环保及高科技含量的方向发展。

图1-1 加油机外形
1.1加油机的种类
加油机的种类很多，按不同的方式可分为一下几种：
1.按显示方式分为：机械显示加油机（机械加油机）、电子显示加油机（电脑加
油机）；
2.按加油计量单元多少分为：单枪加油机、双枪加油机、多枪加油机；
3.按动力泵类型分为：机内泵加油机和潜油泵加油机；
4.按加油机的流量分为：普通加油机和高速加油机;
5.按防爆结构分为：一体式和隔离防爆式。

等等···
1.2加油机的基本结构及主要部件的作用
机内泵主要由油泵、油气分离器、流量计、电机、油枪、油枪开关、电磁阀、计数传感器、电脑装置等部件构成。

6.电脑装置是加油机的控制、操作、计数显示和数据存储中心，它通过油枪开
关获得加油机开机信号，再通过电机、电磁阀启动加油机加油，通过计数传
感器获得脉冲计数信号，对流过流量计的油液进行计数。

7.油泵是加油机液压系统的动力源，它在电机的作用下，负责将油液从油罐吸
入加油机，并经油气分离器、流量计、电磁阀、油枪，送到受油器。

8.油气分离器是加油机进行油气分离器保障计量准确的一个重要部件，它负责
对油泵送来的油液进行油、气分离，并将分离出来的气体排出加油机。

9.流量计是加油机对油液进行体积计量的核心部件，它负责对油气分离器送来
的油液进行体积计量，然后经电磁阀、视油器、油枪送入受油器，并将流量
计在计量过程种转动的机械信号传送给计数传感器。

10.计数传感器是将加油机流量计转动的机械信号转换成脉冲电信号的部件，在
防作弊加油机中用编码器替换。

11.电磁阀是加油机液压系统的阀门开关，它由大、小两个阀门构成，分别受加
油机电脑装置控制，它的应用主要是为了提高加油机定量加油的准确度。

12.油枪是加油机为受油容器加油的工具，它由枪嘴、阀门开关和自封装置构成。

13.油枪开关是启动加油机加油的电气控制开关，为了方便，一般与油枪挂枪机
构组合在一起，油枪提取后，自动打开启动加油机加油。

2.加油机的结构
2.1 机内泵加油机液压系统
油泵在动力的作用下高速旋转，将输油管线及泵腔内的油液和空气排出，当输油管线和泵腔内的压力低于大气压时，储油罐内的油液在大气压的作用下推开输油管进油口处的铜底阀进入输油管，经输油管线到达加油机过滤器，经过滤器滤除油液内的杂质后，纯净的油液进入油气分离器的低压泵腔，低压油经过油泵，在叶片的作用下由低压油转换成高压油，经出油口进入油气分离器高压腔。

如果此时油枪还没有打开或油机内的输油管线发生障碍，油泵出口处的油压不断升高，当达到一定的压力时，油泵内的溢流阀打开，高压油经溢流阀进入油泵的低压腔，在油泵泵腔内循环，降低油压，保护加油机内的输油管线和部件；当油枪打开后，油泵出油口的压力突然降低，溢流阀关闭，高压油金土油气分离器高压腔，在高压腔内，油液中夹杂的气体浮在高压腔上部，经高压腔上部的排气阀进入常压腔，气体经排气管排出，油液则经过常压腔内的锥形阀和平行阀进入油气分离器低压腔，再进行循环利用，高压腔内的高压油则经高压腔下的部的出油口，推开出口阀进入流量计，推动流量计运行，流量计不断将计量后的油液排出，经电磁阀、视油器、油枪送入受油器，实现加油计量，油机加油结束挂枪后，加油机电机、电磁阀关闭，油气分离器出口阀、底阀在油液的反作用力下关闭，防止加油机液压系统及输油管线内的
油液回流回到油罐。

2.2 油泵
1.泵的作用：在电机的作用下，负责将油液从油罐吸入加油机，并通过溢流阀
保持加油机液压系统的压力平衡。

2.叶片泵的结构，如图2-1所示。

1）盖型螺帽
2）调节螺丝
3）叶片
4）转子
5）油堵
6）弹簧片
7）主轴
8）泵体
9）溢流阀
10）阀座
11）阀芯弹簧
图2-1 油泵的结构
2.3 油气分离器
1.油气分离器的作用：油液通过油泵的作用进入高压腔时会夹杂着一些空气组成油气混合物，在这些油液进入流量计之前，我们必须要对其进行油气分离，避免供给用户的燃油中混入气体，影响计量准确度。

2.油气分离器的结构，如图2-2所示。

1）上盖
2）出气管
3）回油浮漂
4）平行阀
5）分离器体
6）出气口
7）过滤器
8）弹簧座
9）出气阀
10）出口阀座
11）出口管
12）出油管
图2-2 油气分离器的结构
2.4 流量计
1.流量计的作用：对流经流量计的油液体积进行计量。

流量计最基本、最重要
的技术指标是计量准确度。

加油机中所使用的流量计是容积式流量计，即每通过一固定体积的油液，流量计传动轴产生一定角度的位移，相应地，传感器就输出一定数量的脉冲。

2.流量计的结构，如图2-3所示。

1）出口弯头
2）端盖
3）活塞
4）流量计体
5）连接块
6）下连杆
7）上连杆
8）缸塞
9）调量螺丝
10）防护帽
11）调量杆
12）传动弯头
13）铜套
14）密封圈
15）传动轴
16）胶木轮
图2-3 流量计的结构
图2-4 流量计的外形
2.5 电磁阀
1.电磁阀的作用：解决加油机定量加油时的过冲量问题，提高定量加油的准确
度；在潜油泵加油机中，还起到在不加油时关闭加油机输油管道的作用。

现阶段加油机配置的电磁阀均为双流阀。

2.电磁阀的结构，如图2-5所示。

当上、下两线圈断电时，流体由进口端进入阀体，通过膜片上的节流孔进入膜片上腔，使膜片产生背压，膜片不能提起而关闭主阀。

当上、下线圈通电时，铁芯被向上引至顶端，打开先导孔，膜片上腔压力通过先导孔被释放至出口端，进口端压力大于膜片上腔压力，弹簧被冲起，打开主通道，大流量通过；当下部线圈断电时，下铁芯落下，流体由下铁芯中孔通过先导孔流至出口，而膜片上腔压力回升，膜片下降关闭大流量，而形成小流量。

当上线圈断电后上铁芯落下关闭下铁芯中孔，使整阀完全关闭。

图2-5 电磁阀的结构
图2-6 电磁阀的外形
2.6 自封油枪
1.自封油枪的作用：在加油过程中，当受油器的油液注满到油枪枪口位
置时，自封油枪自动关闭油枪主副阀，防止油液溢出。

且在加油机供油中断后，立即通过油枪的副阀关闭油枪出油口，组织油枪内的油液继续流出。

2.自封油枪的结构，如图2-7所示。

图2-7 自封油枪的结构
3. 加油机电气控制系统
3.1 IC卡系统简介
图3-1 卡机联动加油机外形
加油IC卡是一种基于CPU技术的集成电路卡，可以保证交易的安全性。

该卡是
储值卡，不可提现金、不计付利息。

卡片上记载用户的基本信息和卡片余额，同时卡片内记载用户最近10笔加油交易记录。

按使用分，它主要分为：员工卡、客户卡和验泵卡三类，卡机联动加油机是IC卡系统的处理终端。

其网络架构如图3-2所示。

图3-2 IC卡系统网络架构
术语解释：
⏹员工卡：油站工作人员使用的加油卡，可用来加油机上下班，给没有卡的客
户加油，卡的第六位编号为“4” 。

⏹客户卡：通过发卡中心发给客户的充值卡，客户用此卡即可在油机上加油、
付款（自动结算），卡的第六位编号为“1”。

⏹验泵卡：油站用来检测加油机和油机下班操作，检测的用油量不记入实际加
油数中，卡的第六位编号为“5”。

⏹PSAM卡：用于对以上卡片的合法有效性检验的卡片，中石化主要安装交易认
证卡。

⏹灰卡：在加油过程中提前拔卡，造成加油未扣款，自动生成灰卡，需扣款解
灰后方可继续使用。

⏹黑名单：挂失或作废的卡片记录名单，每个IC卡装置能存储20200个黑名单。

⏹白名单：即油站员工使用的加油卡（包括验泵卡号），每个IC卡装置能存储
200个白名单。

⏹泵码：加油机的加油累计总数
⏹流水：加油机的交易记录（包括加油，上、下班操作等，每一笔流水对应生
成一个TTC号）。

⏹脱机记录：油机在脱网状态下的加油笔数，最多为2000笔。

键盘操作：操作流程如图3-4所示。

图3-3 键盘外形
图3-4 键盘操作流程
3.2 卡机联动加油机的模块构成
卡机联动加油机由电脑主板、显示板、控制板、计数板、开关板和IC卡装置部分的IC卡主板、IC卡POS板、IC卡电源板、IC卡液晶显示模块、IC卡按键面膜、IC卡卡座等组成，如图3-5所示。

图3-5 卡机联动加油机的模块构成
3.2 卡机联动加油机的电子部分工作原理
正确将员工卡插入下班加油机读卡器后，POS读取IC卡信息与其保存的白名单信息进行比较，如IC卡卡号与其保存的白名单号相同，则提示给加油机上班，经正确输入密码并确认后，加油机提示上班操作成功并推出员工卡，
进入待机加油状态；在上班的加油机上插入IC卡，POS读取IC卡信息，经验证无误后进行黑卡、灰卡处理，键盘板显示液晶显示合法IC卡余额，并用中文提示最大加油金额和加油操作，选择定量或非定量加油，提取油枪，从开关板产生的开机信号首先送到IC卡键盘板，然后通过IC卡键盘板送到IC卡CPU，IC卡CPU通过PSAM 卡对IC卡进行养正，符合加油机条件后，对IC卡进行置灰，IC卡主板将定量值和开机授权信号发送给加油机主板（非定量按9999.99元发送，如果卡的余额小于此数，则按卡的最大允许加油金额发送），同时，加油机主板也从IC卡键盘板获得此开机信号，再经计量CPU、税控CPU检测符合加油条件后，向IC卡主板发送开启电机和电磁阀的驱动信号，此时，IC卡CPU已将IC卡主板上的驱动信号通道打开，让驱动信号从IC卡主板送到控制板，启动加油机电机和打开电磁阀开关，加油机主板开始加油，直到加到定量值或接到挂枪信号为止；在加油过程中，加油机主板不断将加油的数据信息传送给IC卡主板和POS板，POS板在保存这些数据信息的同时，也将加油记录上传给后台管控系统，同时，POS也实时检测读卡器中IC卡的安全性，如检测有误（发生拔卡、掉电等），会立即切断IC卡主板上的驱动信号通道，使加油机立即停止加油，如是发生拔卡会并将IC卡作错误处理，形成一条灰记录，此张IC卡因没有完成扣款，解灰而成为灰卡，下次加油前，必须进行扣款、解灰处理后方可加油；加油机在与后台管理系统脱网的情况下，也能继续加油，并将每一笔加油记录保存在加油机存储器内，待通讯正常后再传送给后台电脑，但加油记录此数有限，当脱机加油记录达到2000笔后，加油机将自动停止加油，待加油机与后台电脑通讯正常后，加油机将脱机交易记录上传给后台管控系统，加油机方可继续加油；在加油机与后台通讯正常的情况下，加油机主动从后台管控系统中更新IC卡信息。

3.3 加油机的四个控制流程
图3-6 加油机的控制流程
3.4 加油机各电子板块的作用
3.4.1主板的作用
负责接收和处理键盘输入信号，与加油机主板进行通讯，并提供相应的信息显示；
3.4.2 POS板的作用
是IC卡的核心处理中心，负责保存IC卡相关信息和识别、验证IC卡，并保存IC卡交易数据信息等；
⏹ 3.6V备用电池（POS板上）：为POS板程序、数据信息等提供掉电保护，失效
后会造成IC卡数据信息丢失。

⏹U20微处理器：是IC卡主板微处理器，是IC卡主板的核心指挥中心。

可升级。

⏹U11微处理器：是POS板微处理器，是POS板的核心指挥中心，可升级。

3.4.3 IC卡电源板的作用
为IC卡电脑板提供稳定的工作电压、掉电检测信号和附属电路工作电压。

图3-7 IC卡电源板
⏹ 4.8V备用电池（上面）：为IC卡电脑板提供掉电保护，提枪时，电池开关电
路打开，电池向外供电，防止在加油过程中因突然发生掉电而产生灰卡；挂枪后，电池自动停止向外供电。

⏹ 3.6V备用电池（底部）：为卡座提供提电保护，当加油机掉电后，为IC卡读
卡器提供退卡工作电压。

3.4.4 IC卡键盘板的作用
接收按键面膜产生的指令信号，经译码后送IC卡主板CPU处理，同时也是读卡器、油枪开关信号的通道。

⏹晶振X1（3.57945）：为读卡器提供稳定的工作频率。

⏹蜂鸣器：提供操作回应或报警声
图3-8 IC卡键盘板
3.4.5卡座、液晶模块
图3-9 卡座、液晶模块
4. 卡机联动加油机与后台管控的通讯
4.1通讯控制器的安装及通讯线的连接
卡机联动加油机必须储存有相应的IC卡信息，才能识别加油卡，才能用卡加油，同时将交易的原始记录、产生灰名单等数据信息上传给后台管控系统，因此，卡机联动加油机必须与后台管控系统进行通讯联网，后台管控系统对其进行初始化后，卡机联动加油机才能用卡加油，在运行过程中，不断将交易记录上传给管控系统，并实时从后台管控系统中更新自身的IC卡信息；因加油机与后台管控PC之间存在一定的距离，加油机的通讯方式一般采用抗干扰强、传输距离远的电流环或485通讯，因此，在通讯信号进入电脑PC前，必须将这种通讯方式转换成管控PC能够接受的232通讯，加油机才能与后台管控PC联网，这个通讯转换装置就是“通讯控制器”。

4.2 后台管控PC与加油机的通讯系统结构
图4-1后台管控PC与加油机的通讯系统结构
4.3 通讯控制器的基本构成和作用
通讯控制器主要由：电源变压器、电源板、通讯板，和接线端子等构成；每块通讯板带八个输入输出端口，可与八套IC卡装置进行连接，每块通讯板的“输入”
端口J0、J1、J2…J7对应的“输出”端口是：1、2、3…8一一对应进行连接，即每套IC卡装置占用工控机分配的一个通讯口，如IC卡装置超过八套，工控机再扩展通讯口，通讯控制器再增加通讯板即可。

通讯控制器的作用：通讯控制器在这里起到一个通讯信号电平转换的作用，即将电流环通讯信号转换成232通讯信号。

通讯线的连接：连接通讯线前，先将通讯控制器内的多块通讯板进行编号，第一块通讯板接前8个逻辑枪号（即1~8，分别对应于J0~J7），第二块接后8个逻辑枪号，与多用户插座对接时，第一块通讯板接第一个用户插座，第二块接第二个，每块通讯板与多用户插座的对应是1接A,2接B,3接C,以此类推。

5. 结论
今后，随着我国石油工业、汽车工业及城乡交通的发展，加油机及其技术得到了迅猛发展，未来的加油机将向着智能、环保及高科技含量的方向发展。

电子技术的发展促进了加油机显示操作、控制管理技术的进步。

各种电子显示形式、预置加油电子装置诞生。

本文介绍的加油机在现阶段并不算高档机，但它为高档机的研发和生产打下了坚实的技术基础。

加油机由机械部分和电气部分两大块组成，机械部分主要是将油从油罐送到受油器，这一整条输油管线都是按照一个压力平衡的原理来设计的，防爆电机与油泵作为一个动力源，而电气部分则是采用弱电控制强电的原理实现对机械部件的控制，从而使加油机能够成为一种能够预置加油得电子装置。

参考文献
[1]托肯恒山科技（广州）有限公司.卡机联动加油机的使用.2005（1）.
[2] 托肯恒山科技（广州）有限公司.托肯恒山加油机使用与维修. 2007（12）.
致谢
在论文的写作过程中，我得到了学校、系、老师和同学的大力帮助和支持。

特别感谢指导老师龚雄文老师对我的悉心指导，他给了我许多有益的建议和意见，使我的思维得到了进一步开阔。

我的同学也在我的论文写作中给了我很大的启发。

在此特向给予我帮助的所有人表示诚挚的谢意。