电控汽油喷射系统结构之燃油系统.docx

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电控汽油喷射系统结构之燃油系统

三燃油系统

在EFI系统中电动汽油泵将汽油从油箱泵出，经过燃油滤清器后再经压力调节器调压，将压力调整到比进气管压力高出约250kPa的压力，然后经输油管配送给各个喷油器和冷起动喷油器，喷油器根据ECU发来的喷射信号，把适量汽油喷射到进气歧管中。

当油路压力超过规定值时，压力调节器工作，多余的汽油返回油箱，从而保证送给喷油器的燃油压力不变。

当冷却水温度低时，冷起动喷油器工作，将燃油喷入进气总管，以改善发动机低温时起动性能。

燃油系统的框图及系统构成图如图1-31所示，它主要由汽油箱、电动汽油泵、燃油压力调节器、汽油滤清器、喷油器、冷起动喷油器和温度时间开关等构成。

图1-31燃油系统框图及构成

a）框图b）MPI燃油系统构成c）SPI燃油系统构成

1-汽油箱2-电动汽油泵3-燃油滤清器4-喷油总管5-喷油器6-冷起动喷油器7-接进气歧管8-燃油压力调节器9-回油管10-各缸进气歧管11-吸入空气

（一）燃油滤清器

燃油滤清器把含在汽油中的氧化铁、粉尘等固体夹杂物质除去，防止燃油系统堵塞，减小机械磨损，确保发动机稳定运转，提高可靠性。

由于燃油系统发生故障，会严重影响车辆的行驶性能，所以为使燃油系统部件保持正常工作状态，燃油滤清器起着重要作用。

燃油滤清器要起到上述作用，应具有以下性能：

1）过滤效率高；2）寿命长；3）压力损失小；4）耐压性能好；5）体积小、重量轻。

燃油滤清器安装在电动汽油泵的出口一侧，滤清器内部经常受到200kPa~300kPa的燃油压力，因此耐压强度要求在500kPa以上。

油管也应使用旋入式金属管，其结构如图1-32a所示。

滤芯元件一般采用菊花形和盘簧形结构。

盘簧形具有单位体积过滤面积大的特点，如图1-32b所示。

图1-32燃油滤清器

a）总体结构b）滤心元件构造

（二）电动汽油泵

电动汽油泵从油箱吸入汽油，加压后通过喷油器供给发动机。

电动汽油泵有两种安装方式：

一种是在汽油箱外，安装在输送管路中的外装串联式；另一种是安装在油箱中的内装式。

从结构形式分，电动汽油泵有滚柱式、旋涡式和次摆线式三种，其分类情况如下：

EFI用电动汽油泵

外装串联式——滚柱式

内装式——

滚柱式

旋涡式

次摆线

目前电动汽油泵一般都安装在汽车的油箱内，如图1-33所示。

油箱内安装的电动汽油泵安装管路简单，不容易产生气阻和漏油现象。

图1-33油箱内安装的电动汽油泵

1-进油滤网2-电动汽油泵3-隔振橡胶4-支架5-汽油出油管6-小油箱7-油箱8-回油管

1、外装式串联电动汽油泵

这种电动汽油泵安装在油箱外，它主要由油泵驱动电机和滚柱式油泵组成，设有保护燃油输送管路用的安全阀，保持余压用的单向阀，防止燃油脉动的阻尼稳压器，以及汽油吸入口和排出口，如图1-34所示。

这种电动汽油泵可以安装在输送管中的任何位置。

泵体部分是由油泵驱动电动驱动的转子（与泵套偏心安装）、转子外围的泵套、转子和泵套之间起密封作用的滚柱等构成。

电动机转动时带动转子转动，在离心力作用下，滚柱贴着泵套内壁转动，由于转子和泵套偏心安装，使转子、滚柱和泵套三者所包容的容积发生周期性变化，使汽油从一侧的吸入口吸入，从另一侧的排出口排出。

从吸入口吸入的汽油，由泵室排出后，在电动机壳体内经单向阀、阻尼稳压器送到排出口。

通常使用的电动汽油泵，在外加电压为12V，排出压力为250kPa时，排出流量为100L/h，消耗电流在5A以下。

泵的排出流量随电压而变化。

图1-34外装式串联电动汽油泵

1-阻尼稳压器2-单向阀3-泵室4-吸入口5-安装阀6-油泵驱动电动机7-出口8-膜片9-转子10-泵套11-滚柱

保护燃油输送管路用的安全阀的作用是防止在工作中，排出口下游因某些原因出现堵塞时，发生管路破损和燃料漏泄事故。

泵工作时，当排出口出现堵塞，工作压力上升到400kPa时，安全阀打开，高压汽油同泵的吸入侧连通，汽油在泵和电动机内部循环，这样可以防止燃油压力的上升不高于设定燃油压力。

保持残余压力用的单向阀是当发动机熄火、电动汽油泵刚刚停止压送燃油时，单向阀立即关闭，以保持泵和压力调节器之间的燃油具有一定压力，该压力称为残余压力。

一般说来，如图1-35所示，汽油一遇高温就要产生蒸气。

汽油蒸气会引起电动汽油泵及喷油器的工作性能下降，其结果会造成发动机在高温情况下不易起动。

设置单向阀可以维持燃油输送管路内具有一定压力，以便在高温情况下发动机的起动变得容易。

图1-35燃油压力与蒸汽产生温度的关系

由于滚柱式电动汽油泵的转子每转一转，排出的燃油就要产生与滚柱数目对应个数的压力脉动。

阻尼稳压器是利用膜片和板簧的作用，吸收燃油压力的脉动，使燃油输送管路内的脉动压力传递减弱，以降低噪声。

图1-36所示是安装阻尼稳压器的前后情况对比，不装稳压器时，电动汽油泵出口处的压力脉动约为15kPa，安装稳压器后，压力脉动可以降低到2kPa以下。

图1-36安装稳压器的效果

a）无稳压器时b）有稳压器时

2、内装式电动汽油泵

内装式电动汽油泵因其安装在油箱内，所以噪音小，同串联式电动汽油泵相比，它不易产生气阻和燃油漏泄。

内装式电动汽油泵虽然自吸性能差，但工作性能良好，因此除上述滚柱式泵之外，旋涡式泵也采用这种安装方式。

旋涡式电动汽油泵的结构如图1-37a所示，它由电动机旋涡泵、单向阀、安装阀等组成。

由于旋涡式泵排出的燃油压力脉动小，故不需要安装阻尼稳压器。

图1-37内装式电动汽油泵及旋涡式电动汽油泵的工作原理

a）内装式电动汽油泵b）旋涡式电动汽油泵的工作原理

1-单向阀2-安全阀3-电刷4-电枢5-磁极6-叶轮7-滤网8-泵盖9-泵壳10-叶片沟槽11-涡轮

旋涡泵的结构和工作原理如图1-37b所示，旋涡式电动汽油泵由电动机驱动，驱动力矩传递到涡轮上，位于涡轮外围的叶片沟槽前后因液体的摩擦作用产生压力差，由于很多叶片沟槽产生的压力差循环往复而使燃油升压。

升压后的燃油，通过电动内部经单向阀从排出口排出。

旋涡式泵结构简单，燃油压力升高完全是由液体分子间动量转换实现的，因而效率不是很高。

但此种泵压力波动小，已能达到普通滚柱泵带稳压器的水平，因而可取消阻尼稳压器，从而使泵的结构尺寸大为缩小，能够直接装入油箱。

内装式油泵也可使用侧槽泵，它的工作原理和旋涡泵相似，但在叶轮形状、叶片数目和流通形状方面与旋涡泵有区别。

3、电动汽油泵控制电路

电动汽油泵的控制包括油泵开关控制和油泵转速控制。

在EFI系统中，只有发动机运转时，油泵才工作，即使点火开关接通，发动机没有转动，电动汽油泵也不工作。

D型和L型EFI系统油泵开关控制有所不同，D型EFI系统是由ECU根据发动机的转速信号控制油泵开关；而L型EFI系统，油泵是由装在空气流量计中的油泵开关控制，当发动机转动时，空气经空气流量计吸入，空气流量计的叶片转动，使油泵开关接通。

图1-38a所示是采用内部装有电动汽油泵开关触点的空气流量计时、电动汽油泵电源供给电路图。

图1-38电动汽油泵控制电路

（一）

a）采用内藏泵触点空气流量计时的电动汽油泵控制电路b）采用ECU控制方式时的电动汽油泵控制电路

1-蓄电池2-点火线圈开关3-主继电器4-断路继电器5-空气流量计6-电动汽油泵7-输入回路8-后备集成电路9-分电器

发动机起动时，点火开关的起动装置端（ST）接通，继电器内的线圈W2通电，触点闭合，电源向电动汽油泵供电。

发动机起动后，吸入的空气使空气流量计的叶片转动，空气流量计内的油泵开关接通，继电器内的线圈W1通电，这时，即使起动装置的端子断开，触点仍呈接通状态。

当发动机由于某种原因停止工作时，空气流量计内的电动汽油泵开关断开，线圈W1断电，触点断开，于是电动汽油泵停止工作，燃油停止压送。

当采用卡门旋涡式或热线式空气流量计，或者采用速度密度方式时，都是用如图1-38b所示的ECU的晶体管来控制电动汽油泵的供电情况。

这时采用输入ECU的发动机转动信号来检测发动机的运转状态。

若断开该晶体管，即可停止向电动汽油泵供电。

电动汽油泵转速控制是指发动机在高速、大负荷时电动汽油泵转速高，以增加供油量。

发动机在低速、中小负荷时需降低油泵转速，以减少油泵的磨损及不必要的电能消耗。

控制电路如图1-39所示，ECU根据发动机转速和负荷控制油泵继电器工作，当发动机转速低、中小负荷时触点B闭合，油泵电路中串入电阻器5使泵转速降低；当大负荷高转速时，ECU发出信号切断油泵控制继电器，A点闭合，使油泵转速升高。

图1-39电动汽油泵控制电路

（二）

a）油泵的转速控制电路示意图b）具有自保护功能的电动汽油泵控制电路

1-点火开关2-主继电器3-断路继电器4-电动汽油泵控制继电器5-电阻器6-油泵开关7-电动汽油泵8-蓄电池9-机油压力开关10-发电机开关11-油泵继电器

图1-39b所示为带有自动保护功能的电动汽油泵控制电路，该电路能在点火开关处于“断开”位时，发动机的机油压力为零或发电机不转动时，电动汽油泵不工作，从而防止汽油喷出而引起火灾。

其控制电路的工作过程是：

当把点火开关置于“起动”位置（图中的“S”位）时，电动汽油泵继电器工作（此时开关处于“II”位置），接通电动汽油泵电路，电动汽油泵开始泵油，直至发动机被起动为止。

当起动发动机后点火开关位于“开”的位置，此时发电机也正常发电，机油压力开关也处于接通状态。

油泵继电器工作（开关处于“I”位），由于油泵继电器工作仍将电动汽油泵电路接通，故此时电动汽油泵正常工作。

假如此时由于某种原因发电机停转或机油压力为零，油泵继电器停止工作，开关由“I”位跳到“II”位置，切断电动汽油泵继电器的电路，从而切断电动汽油泵电路，使电动汽油泵停止泵油。

（三）燃油压力调节器

燃油压力调节器的作用是控制喷油器的喷油压力保持为255kPa的恒定值，使发动机在各种负荷和转速下，精确地进行喷油控制。

发动机所要求的燃油喷射量，是根据ECU加给喷油器的喷油信号持续时间长短来控制的，如果不控制燃油压力，即使加给喷油器的喷油脉冲信号时间相同，当燃油压力高时，燃油喷射量会增加，当燃油压力低时，燃油喷射量会减少。

因此，必须保证喷油器的压力是恒定的（压差恒定）。

喷油器喷射燃油的位置是进气道或者气缸盖，如果使燃油压力相对大气压力是一定的，但由于进气歧管内的真空度是变化的，那么即使喷油信号的持续时间和喷油器压力保持不变，而当进气管绝对压力低（真空度高）时，燃油喷射量便增加，进气管绝对压力高（真空度低）时，燃油喷射量便减少。

为了避免出现这种情况，得到精确的喷油量，油压和进气歧管真空度的总和应保持恒定不亮，如图1-40所示，这样对依据通电时间确定喷油量的喷油器来说，具有决定意义。

图1-40油压和进气歧管真空度

燃油压力调节器的结构如图1-50所示，它由金属壳体构成，其内部由橡胶膜片分为弹簧室和燃油室两部分，来自输油管路的高压油由入口进入并充满燃油室，推动膜片，打开阀门，在设定压力下和弹簧力平衡，部分燃油经回油管流回油箱，输油管内压力的大小取决于膜片弹簧的压力。

由于燃油压力调节器的弹簧室和发动机进气管相通，进气歧管的真空度作用于调压器的膜片弹簧一侧，从而减弱了作用在膜片上的弹簧力，使回油量增加，燃油压力降低，即在进气歧管真空度增加时，喷油压力减少，但油压和进气歧管真空度的总和保持不变，即喷油器处压差恒定。

油泵停止工作时，在弹簧力的作用下使阀关闭。

这样，油泵内的单向阀和压力调节器内的阀门使油路中残留压力保持不变。

图1-41燃油压力调节器的结构

1-弹簧室2-进气真空度3-弹簧4-膜片5-阀门6-燃油室7-自输油管道8-至油箱

一般使用的压力调节器，设定压力为