燃油供给系统的作用是根据发动机不同工况的要求提供汽油与空气混合成一定浓度的可燃混合气。燃油系统的组成如图3-50所示。
燃油供给系统由燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、油管、喷油器和燃油蒸发排放控制系统等构成。有些车辆在进气歧管还装有冷起动喷油器。燃油箱用来储存燃油;燃油滤清器过滤燃油中的杂质与灰尘;燃油泵将油箱的燃油泵出,通过滤清器过滤后加压送到喷油系统,并和燃油压力调节器一起建立起稳定的燃油压力,保证喷油系统在恒定的燃油压力下工作;燃油蒸发排放控制(EVAP)系统的作用是尽量减少排入大气的燃油蒸气。工作时,汽油从燃油箱内被电动汽油泵吸出,加压后经燃油滤清器滤去杂质,再送至汽油脉动阻尼器,以减少脉动。压力调节器对压力进行调整并使过量的汽油返回燃油箱,然后经输油管配送到主喷油器,喷油器根据电控单元(ECU)发出的指令开启,将适量的汽油喷入各进气歧管、进气总管或气缸,从而完成了喷油供给过程。装有冷起动喷油器的电控汽油喷射系统的发动机,起动时冷起动喷油器由电控单元(ECU)或由温度-时间开关控制,和主喷油器同时喷油。
有些发动机采用了无回流燃油系统,例如大众速腾轿车,如图3-51和图3-52所示,取消了燃油压力调节器,在燃油滤清器上有一个调压器,可以起到稳定油压的作用。
图3-50 汽车燃油供给系统的组成
图3-51 无回流燃油系统滤清器
图3-52 无回流燃油系统
汽车的燃油供给系统各有不同,但是一些基础元件的流程是类似的,以下介绍基础元件的知识要点。
1.汽油和燃油箱结构特征分析
(1)汽油 目前使用的汽油都是无铅汽油,常使用的汽油的标号有90#,93#,97#和98#。汽油的标号是按照汽油的抗爆性能或辛烷值来确定的。电控发动机不能使用含铅汽油,因为含铅汽油会破坏排气管路中的三元催化转化器。对于汽车来说,只能使用不低于规定标号的汽油,例如规定使用93#汽油的汽车就不能使用90#汽油的,但是可以使用97#汽油,使用标号低的汽油容易使发动机工作时产生爆燃,爆燃会使发动机工作寿命大大缩短。有些汽车对排放要求比较严格,气缸的压缩比要求较高,当使用标号低的汽油而使气缸常处于工作不正常的状态时,车上的电脑就会将问题识别为气缸失火,然后就会自动切断供油,导致发动机不能正常运行。
(2)燃油箱结构特征分析 储存汽油,其储备里程一般为200~600km。普通汽车具有一个燃油箱,越野汽车常有主、副两个燃油箱。货车燃油箱位于车架外侧、驾驶人座下或货架下面,轿车燃油箱装在车架后部。燃油箱盖开启开关有的在驾驶室内,也有的用车钥匙开启,这样使燃油箱具有一定的防盗功能。
燃油箱的结构如图3-53所示,燃油箱多为薄钢板冲压焊制,内部镀锌或镀锡,有的用塑料铸制;有的燃油箱上部焊有加油管,内有可拉出的伸长管,加油管由燃油箱盖密封,同时为保证汽油泵泵油正常,燃油箱盖上设有空气阀。这样可以避免燃油箱在使用过程中因为汽油量的减少内部产生真空;燃油箱上装有油量传感器和连接汽油滤清器油管的油管开关,箱底部有放油螺塞,箱内装有减轻燃油振动的隔板。
图3-53 燃油箱
1—加油口软管接头 2—水平软管接头 3—燃油表组件连接器 4—燃油泵连接器 5—蒸发软管接头 6—回油管接头 7—高压燃油软管接头 8—燃油箱本体
有的燃油箱有静电搭铁线。如图3-54所示,安装时要按图所示安装搭铁线。注意在接头上安装位置,用加油管前部的紧固螺栓拧紧该线。装好后,用欧姆表测量加油管上的金属环与车身上一裸点间电阻,其电阻应为约0Ω。
奥迪A8轿车为了合理利用空间,燃油箱做成了不规则形状,如图3-55和图3-56所示。这种不规则的形状容易使燃油泵在大角度转弯或紧急制动时吸入空气,因为在燃油箱没有装满的情况下,燃油箱里的燃油有可能晃到燃油箱的一个角上。如果燃油泵吸入空气就容易使混合气浓度变稀,这样发动机容易熄火致使制动与转向失控。为了避免这种现象的发生,采用了以下的方法:
1)用一个小型的喷射泵安装在补偿罐中,将那里的燃油抽回燃油箱中。
2)左右两边装有喷射泵,为集油箱提供汽油。
3)燃油输送单元不仅带有相应的燃油泵,如图3-56所示,而且还各带有一个集油箱,燃油泵就安装在集油壳内,集油箱是一个始终装满燃油的容器,燃油泵则不受燃油箱液位短期变化的影响,始终浸在燃油中。
图3-54 搭铁线位置图
1—搭铁线 2—加油管上金属环 3—通风阀
图3-55 奥迪A8轿车的燃油箱(1)
1、20—拉紧带 2、10、15、18、19—螺栓(22N·m) 3—燃油供油管路 4—燃油回流管路 5—进油管路(到驻车暖风装置) 6—通风管 7—搭铁连接 8—密封盖 9—密封环 11—燃油箱 12—通风管 13—衬套 14—支架 16—橡胶缓冲器 17—垫圈 21—固定夹 22—隔热板
图3-56 奥迪A8轿车的燃油箱(2)
1—左侧燃油输送单元及燃油泵 2—燃油输送管路 3、9、16—喷射管路 4—左喷射泵 5—补偿罐 6—单向阀 7—燃油首次加注管 8—右喷射泵 10—燃油输送管路 11—右侧燃油输送单元及燃油泵 12—燃油供油管路 13—通风管 14—燃油加注管 15—燃油回流管 17—通风管(连到活性炭罐)
2.燃油管及连接器结构特征分析
(1)燃油管的快速接头 燃油管快速接头如图3-57所示。燃油管快速接头不耐热,当连接或拆下燃油管快速接头时,要小心不得过度弯曲或扭曲。
(2)燃油软管 燃油软管硬且脆,裂化、裂缝、切口、磨损和过分的膨胀表明橡胶老化。如果软管套中的纤维层由于破裂或磨损而暴露在燃油系统中,应更换软管。
图3-57 快速接头
图3-58 燃油滤清器
1—入口 2—出口 3—滤芯
3.燃油滤清器结构特征分析
燃油滤清器如图3-58所示,其作用是滤清燃油中的杂质和水分,防止燃油系统堵塞,减小机件磨损,保证发动机正常工作。一般采用纸质滤芯,每行驶20000~40000km或1~2年应更换,安装时应注意燃油流动方向的箭头,不能装反。
4.燃油压力调节器结构特征分析
燃油压力调节器简称油压调节器。其功能是稳定燃油管的压力,使它与进气歧管之间的压力差保持恒定的250~300kPa。喷油器喷出的油量是用改变喷油信号持续时间来进行控制的,由于进气歧管内真空度是变化的,即使喷油信号的持续时间和喷油压力保持不变,喷油量也会发生少量的变化。为了得到精确的喷油量,必须使油压和进气歧管真空度的总和保持一定的值。
燃油压力调节器主要由阀片、膜片、膜片弹簧和外壳组成,如图3-59所示。发动机工作时,燃油压力调节器膜片上方承受的压力为弹簧压力和进气管内气体的压力之和,膜片下方承受的压力为燃油压力,当压力相等时,膜片处于平衡位置不动。当进气管内气体压力下降时,膜片向上移动,回油阀开度增大,回油量增多,使输油管内燃油压力也下降;反之,进气管内气体压力升高时,燃油的压力也升高。当发动机停止工作时,膜片上方就成了大气压,这时膜片封闭油路,油路保持一定的压力方便下次起动。
图3-59 压力调节器流程图
1—真空管接头 2—弹簧 3—阀门 4—进油口 5—回油口 6—膜片(www.xing528.com)
5.脉动阻尼减振器结构特征分析
脉动阻尼减振器也叫燃油压力脉动衰减器或是缓冲器,其功能是减小在喷油器喷油时,因油路中的油压可能产生微小的波动,使系统压力保持稳定。分油器也称为油轨,它通过各支管将燃油分配给喷油器(图3-60)。通过燃油压力调节器使分油器内的燃油压力恒定,飞度轿车使用的分油器上有燃油脉动阻尼器,这是由于飞度的分油器容积较小,一个喷油器工作时就会使分油器内的油压波动,影响了后续喷油器的正常工作。
图3-60 分油器及脉动阻尼器
如图3-61所示,脉动阻尼器由膜片、回位弹簧、阀片和外壳组成。当喷油器喷油时,油路中油压会出现微小的波动,脉动阻尼器即可通过膜片和弹簧稳定油管中的压力。发动机工作时,燃油经过脉动阻尼器膜片下方进入输油管,当燃油压力产生脉动时,膜片弹簧被压缩或伸张,膜片下方的容积稍有增大或减小,从而起到稳定燃油系统压力的作用。
为了简化油路,大多数电控汽油喷射系统发动机已不再采用脉动阻尼器。
6.汽油泵结构特征分析
汽油泵也称为燃油泵,它将燃油箱中的燃油抽出,在一定的压力下,经燃油滤清器、燃油压力调节器、分油管等输送到喷油器。按安装位置不同,汽油泵的类型可分为两种:内置式——安装在燃油箱中,具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、管路安装简单的特点;外置式——串接在燃油箱外部的输油管路中,易布置、安装自由,但噪声大,易产生气阻。按电动燃油泵的结构不同分为涡轮式、滚柱式和转子式。
(1)涡轮式电动燃油泵结构特征分析 如图3-62所示,涡轮式电动燃油泵主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀组成。燃油泵电动机通电时,电动机驱动涡轮泵叶片旋转,由于离心力的作用,使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳,将燃油从进油室带往出油室。由于进油室的燃油不断增多,形成一定的真空度,将燃油从进油口吸入;而出油室燃油不断增多,燃油压力升高,当达到一定值时,顶开出油阀从出油口输出。出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱,保持油路中有一定的压力,便于下次起动。
图3-61 脉动阻尼器的结构流程
1—空气室 2—膜片 3—汽油室 A—进油 B—出油
图3-62 涡轮式汽油泵
图3-63 滚柱式电动燃油泵
1—泵体 2—滚柱 3—轴 4—转子
这种油泵具有油量大、泵油压力较高、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点。此外,由于不需要消声器,所以可以小型化,因此广泛地应用在轿车上,如捷达、本田雅阁等。
(2)滚柱式电动燃油泵结构特征分析 滚柱式电动燃油泵主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。
如图3-63所示,当转子旋转时,位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下,紧压在泵体内表面上,对周围起密封作用,在相邻两个滚柱之间形成工作腔。在燃油泵运转过程中,工作腔转过出油口后,其容积不断增大,形成一定的真空度,当转到与进油口连通时,将燃油吸入;而吸满燃油的工作腔转过进油口后,容积不断减小,使燃油压力提高,受压燃油流过电动机,从出油口输出。
7.喷油器结构特征分析
喷油器俗称喷油嘴,是供油系统中最重要的部件。它实际上是一个电磁阀,当ECU发出指令后,电磁线圈通电使针阀打开,把准确计量的汽油喷入进气门前方(缸内喷射除外)。
喷油器的组成如图3-64所示,其工作流程是,喷油器安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上,根据ECU发出的喷油脉冲信号将电磁线圈接通,在电磁线圈磁场的作用下,针阀克服弹簧力而升起,向进气歧管或总管喷射汽油。当ECU将电路切断时,吸力消失,回位弹簧使针阀复位,关闭喷油器,停止喷射。在喷油器的结构和喷油压力一定时,喷油器的喷油量取决于针阀的开启时间,即电磁线圈的通电时间。
喷油器按其结构不同可以分为轴针式、球阀式和片阀式等;按阻值不同分为低电阻型和高电阻型喷油器,低电阻型喷油器的阻值为2~6Ω,高电阻型喷油器的电阻为13~17Ω;按驱动方式的不同可分为电压驱动和电流驱动,电压驱动适合于高电阻喷油器和串有附加电阻的低电阻喷油器,电流驱动适合于低电阻喷油器。
(1)轴针式喷油器 轴针式喷油器主要由滤网、回位弹簧、电磁线圈、针阀和衔铁等组成,如图3-64所示,其特点是轴针可使汽油环状喷出,有利于雾化;针阀在喷口中往复运动,不易引起喷口堵塞。
(2)孔式喷油器 孔式喷油器有球阀式和片阀式等几种。球阀式喷油器与轴针式喷油器类似。球阀杆为空心杆,质量轻。另外,由于球阀有自动定心作用,因而具有较高的密封性能。
图3-64 喷油器
1—进油滤网 2—线束连接器 3—电磁线圈 4—回位弹簧 5—衔铁 6—针阀 7—轴针 8—密封圈
图3-65所示为片阀式喷油器结构。当电磁线圈未通电时,阀片被弹簧力和汽油压力压紧在阀座上。当ECU控制装置给电磁线圈通电后,电磁力克服弹簧力和液压力之和,使弹簧压缩、阀片升起,汽油通过计量孔喷出。当ECU输出的喷油脉冲结束后,阀片在弹簧力作用下复位,如图3-66所示。
图3-65 片阀式喷油器结构
1—喷嘴套 2—阀座 3—挡圈 4—喷油器体 5—衔铁 6—滤网 7—调压滑套 8—回位弹簧 9—电磁线圈 10—阀片
8.冷起动喷油器结构特征分析
有的电控汽油喷射系统中设有冷起动喷油器,如图3-67所示。在低温起动时,额外喷射一部分燃油,以便与发动机起动。冷机起动时,冷起动喷油器电磁线圈通电,将阀门吸起,汽油通过旋流式喷嘴喷出旋转的雾状的汽油到进气管道内,加浓混合气。
图3-66 片阀式喷油器工作情况
a)阀片压紧在阀座上 b)阀片上升 c)阀片回落 1、4—挡圈 2—回位弹簧 3—衔铁 5—阀片 6—阀座
图3-67 冷起动喷油器
1—旋流式喷嘴 2—喷射管道 3—柱塞阀 4—电磁线圈 5—电接头 6—供油口与滤网 7—弹簧 8—阀座
冷起动喷油器一般采用安装在冷却液套内的冷起动喷油器正时开关控制,如图3-68所示。正时开关是一个温控开关,由电热线圈和双金属片等组成,当双金属片受热至一定程度时,触点即张开,即发动机在热状态下起动时,正时开关处于断开状态,冷起动喷油器不喷油。低温起动时,触点闭合,冷起动喷油器附加喷油,同时电热线圈开始加热,双金属片开始受热变形,最后触点张开,冷起动喷油器停止喷油。
图3-68 冷起动喷油器控制电路
a)冷起动 b)起动后 1—点火开关 2—冷起动喷油器 3—正时开关 4、5—电热线圈
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