燃油供給系統(tǒng)的功用是向發(fā)動機及時供應各種工況下燃油所需要的燃油。燃油供給系統(tǒng)主要由燃油箱、電動燃油泵、燃油濾清器、回油管、燃油壓力調節(jié)器、油壓脈動阻尼器(有的汽車沒有)、噴油器、輸油管、冷起動噴油器(有的汽車沒有)等組成,。為燃油供給系統(tǒng)在整車上的布置情況。
燃油被燃油泵從油箱中泵出,由燃油濾清器濾去雜質,經(jīng)油壓脈沖阻尼器送至燃油壓力調節(jié)器。在燃油壓力調節(jié)器的作用下,使油壓與進氣歧管內(nèi)氣壓的差值保持恒定(燃油壓力比進氣管壓力高出約250~300kpa,剩余的燃油通過回流管回到燃油箱),然后由輸油管配送給各個噴油器和冷起動噴油器。噴油器根據(jù)ECU的指令,控制噴油器的噴油開始時刻和噴油持續(xù)時間,使噴油器適時地噴射出所需的燃油。為了消除燃油泵泵油時或噴油器噴油時引起管路中的油壓產(chǎn)生微小擾動,有些發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)中還裝有油壓脈動阻尼器,用于吸收管路中油壓波動時的能量,以此抑制管路中油壓的脈動,提高系統(tǒng)的噴油精度。為了改善發(fā)動機的冷起動性能,有的發(fā)動機在進氣總管處安裝個冷起動噴油器,冷起動噴油器的噴油時間由熱敏定時開關或者ECU控制。
2.4.2 電動燃油泵
電動燃油泵的功用是從油箱中吸入燃油,將油壓提高到規(guī)定值,然后通過供給系統(tǒng)到噴油器。
一般燃油泵裝在燃油箱內(nèi),外形燃油穿過燃油泵內(nèi)部。安全閥的開啟壓力大約在343~441kpa。電動燃油泵裝有止回閥以改善發(fā)動機起動性能,并保持合適的燃油供給系統(tǒng)剩余壓力防止產(chǎn)生氣阻。
電動燃油泵為了能利用燃油進行冷卻,通常做成永磁式驅動電動機、泵體和外殼三部分。按結構的不同,電動燃油泵可為滾柱式、渦輪式、和葉片式等。按安裝位置的不同,電動燃油泵又可分為內(nèi)裝式和外裝式。內(nèi)裝式電動燃油泵安裝在油箱內(nèi)部,優(yōu)點是不易產(chǎn)生氣阻和泄漏,有利于熱箱輸送,且工作噪聲?。煌庋b式電動燃油泵串接在油箱外部的輸油管路中,容易布置,但噪聲大,且易產(chǎn)生氣泡形成氣阻,外裝式一般采用滾柱式電動燃油泵。
1. 滾柱式
滾柱式電動燃油泵屬外裝泵,主要由驅動電動機、滾珠泵、安全閥、止回閥和阻尼減震器等組成
滾柱式電動燃油泵工作原理。裝有滾珠的轉子與泵體間偏心安裝。轉子凹槽內(nèi)的滾珠在旋轉慣性力的作用下緊壓在泵體內(nèi)表面。相鄰兩滾柱與泵體內(nèi)表面形成一個油腔。在轉子轉動過程中,油腔的容積不斷發(fā)生變化,在轉向進油腔時容積增大,吸入燃油;在轉向出油腔時,容積減小,壓力升高并泵出燃油。
燃油噴射系統(tǒng)中,要求燃油泵供給比發(fā)動機最大噴油量要多的燃油,因而燃油泵的最大工作壓力比實際需求值大得多,但系統(tǒng)油壓不能過高,故在燃油泵中設有一安全閥。燃油泵工作壓力升高到400kpa時,安全閥打開,燃油泵出油腔與吸油腔相通,燃油在泵內(nèi)循環(huán),避免供油壓力過高。
為了防止發(fā)動機停轉時,供油壓力突然下降而引起燃油倒流,在燃油泵出油口安裝了止回閥。當發(fā)動機熄火時,燃油泵停止轉動,止回閥關閉,這樣在供給系統(tǒng)中仍有殘余壓力。油路中殘余壓力的存在有利于發(fā)動機再起動,并能避免高溫時氣阻現(xiàn)象的發(fā)生。
由于滾柱泵工作過程的非連續(xù)性,在油路中的油壓有波動,因此在燃油泵出油端還裝有阻尼減震器。阻尼減震器內(nèi)的膜片和彈簧組成的緩沖系統(tǒng)吸收燃油的壓力波,減低壓力波動和噪聲,提高噴油控制精度。
2. 渦輪式
渦輪式電動燃油泵屬內(nèi)裝泵,主要由驅動電動機、渦輪泵、止回閥和安全閥等組成。
渦輪式電動燃油泵的驅動電動機、止回閥和安全閥等的工作過程與滾柱式電動燃油泵相似。燃油泵部分主要由一個或兩個葉輪、外殼和泵蓋組成。當葉輪旋轉時,葉輪邊緣的葉片把燃油從進油口壓向出油口。
渦輪式電動燃油泵的特點是供油壓力的脈動小,供油系統(tǒng)中不需要設置減震閥,因而易于實現(xiàn)小型化,適合裝在油箱內(nèi),簡化供給系統(tǒng)管路,降低噪聲。由于它輸送率低,故主要用于低壓且輸送量大的場合。
3.轉子式和葉片式
轉子式燃油泵工作原理與滾柱式十分內(nèi)似,主要是利用內(nèi)外轉子嚙合過程中腔室容積大小的變化,將燃油以一定的壓力泵出。由于泵腔數(shù)目較多,因而出油壓力波動較滾柱式小。
葉片式電動燃油泵工作原理則類似于渦輪式,主要利用液體之間的動能轉換實現(xiàn)燃油的輸送和壓力升高。葉片和渦輪式的主要區(qū)別在于葉輪的形狀、數(shù)目和滾道布置。優(yōu)點是兩者都能以蒸汽和燃油的混合物運轉,并能通過適合的放氣口分立蒸汽,防止氣阻,如圖2-74所示,分別為齒輪式和葉片式電動燃油泵工作原理圖。由于燃油極易揮發(fā),加上油泵工作時溫度升高和吸油時產(chǎn)生局部真空,更助長了燃油的汽化,特別是燃油泵吸油腔內(nèi)存在的氣泡,將泵油量明顯減少,從而導致輸油壓力的波動。為此,在現(xiàn)代汽車上,電動燃油泵采用雙級泵的結構形式并將其安裝在油箱內(nèi)的趨勢日益明顯。雙級泵是由初級泵和主輸油泵兩者合成一個組件,由一只電動機驅動的結構,如圖2-75所示。初級泵采用的是側槽泵,它能分離吸油端產(chǎn)生的蒸汽,并以較低的壓力將燃油送到主油泵內(nèi)。主輸油泵一般采用齒輪泵或渦輪泵,用以提高泵油壓力。它們相互獨立并軸向串聯(lián),由同一根電樞軸驅動。這種雙級電動燃油泵具有良好的熱起動能力,其主輸油泵起著主導作用,初級泵起改善熱燃油輸送性能的作用。
4.燃油泵的控制
電控燃油噴射系統(tǒng)燃油泵控制的基本要求是:當點火開關打開后,ECU將控制燃油泵工作2~5s,以建立必須的油壓。此時若不起動發(fā)動機,ECU控制燃油泵保持正常運轉。
燃油泵的轉速由外加電壓決定。通常燃油泵總是在一定的轉速下運轉,因而輸出油量不變。在發(fā)動機高速、大負荷工況下需油量大,有必要提高燃油泵轉速以增加泵油量。當發(fā)動機工作抓低速,中小負荷工況時,應使燃油泵低速運轉以減少泵的磨損及不必要的電能消耗,故在一些發(fā)動機中對燃油泵設置了轉速控制機構,對電動燃油泵的轉速進行控制。燃油泵控制電路是電子控制系統(tǒng)設計差異較大的電路之一,不同車型有不同的控制方法,要認真掌握。