1.作用
发动机燃油供给系统的作用是根据发动机工作的需要,适时、适量地给发动机提供燃油。
2.组成
燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、进油管、回油管、燃油导轨、喷油器、油量传感器、燃油压力调节器和脉动阻尼器等部件,如图3-2和图3-3所示。
图3-2 燃油供给系统结构
图3-3 燃油供给系统的组成
提示:这里我们仅讲解普通发动机的燃油供给系统,对于缸内直喷发动机的燃油供给系统,其有低压燃油系统和高压燃油系统之分(如表3-1所示为缸内直喷发动机的燃油供给系统的组成)。
表3-1 缸内直喷发动机的燃油供给系统组成表
别克君威2.0T轿车燃油供给系统的组成,如图3-4所示。
图3-4 别克君威2.0T轿车燃油供给系统的组成
3.燃油箱
燃油箱用于存储汽油,通常由防腐金属或聚乙烯制成,一般安装在底盘后部靠近后桥的位置。燃油箱带有压力阀和真空阀的加油口盖;燃油箱内有防溅隔热板和翻滚泄漏保护装置。燃油箱盖就是单向空气阀,具有压力平衡作用。燃油箱盖堵塞会使箱内压力降低,导致发动机启动困难、行驶中易熄火等现象的发生,如图3-5所示。
图3-5 燃油箱
由于汽油在燃油箱内易挥发,直接将挥发的汽油蒸气排到大气中会污染环境,为此设置了燃油箱蒸发排放控制装置,如图3-6所示,将活性炭罐与燃油箱相连接,挥发的汽油蒸气被吸附在活性炭上。发动机工作时,活性炭罐电磁阀通电打开,被吸附在活性炭上的汽油蒸气即可被吸入汽缸并燃烧。
图3-6 燃油箱排放蒸发控制装置
4.燃油泵
(1)作用
当前汽油发动机大都采用电动燃油泵,电动燃油泵是由小型电机驱动的。燃油泵的作用是将燃油从燃油箱以一定压力泵入到燃油管路,并且使燃油保证一定的压力。
(2)类型
①滚柱式电动燃油泵
滚柱式电动燃油泵的结构,如图3-7所示。它的进油口和出油口分别设置在外壳的两端。滚柱式油泵安装在进油口一侧,由直流电动机驱动运转。在燃油泵的出口通常设置有单向阀和缓冲器。单向阀的作用就是当电机停止运转、油泵不工作时保证能阻止燃油出现倒流回到燃油箱的现象发生,同时,这个单向阀还具有一定的保压作用;缓冲器主要用来降低出油口油压的脉动噪声。这种电动燃油泵的最大泵油压力可以达到400kPa,当油压过高时,限压阀就会被顶开,从而使得燃油回到进油口一侧,从而可以有效保护燃油泵不至于损坏。
当转子旋转时,位于转子槽内的滚柱紧压在泵体内表面上,对周围起密封作用,在相邻两个滚柱间形成工作腔。当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,燃油压力提高,受压燃油流过电动机,从出油口输出。
图3-7 滚柱式电动燃油泵
这种电动燃油泵的不足之处在于它的工作噪音大,供油压力不稳定,而且磨损严重。
②涡轮式电动燃油泵
涡轮式电动燃油泵的结构,如图3-8所示。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,便于下次启动。
图3-8 涡轮式电动燃油泵
这种燃油泵具有泵油量大、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,因此被广泛地应用在轿车上,如捷达、本田雅阁等。
③变排量式电动燃油泵
变排量式电动燃油泵,如图3-9所示,变排量机油泵为变排量叶片泵,叶片泵主要可分为滑动变量式叶片泵和摆动变量式叶片泵,两种类型叶片泵的变量原理大致相同:通过外调节环的滑动或者摆动,改变其与转子的偏心距,进而改变叶片泵的排量。当反馈机油压力达到变量设定值时,弹簧被压缩,外调节环滑动或者摆动,使叶片的内圈和外圈之间的偏心距减小,叶片与内外圈之间形成的压油腔在机油泵运转过程中变化量也相应减小,这样就使机油泵流量减小;当反馈机油压力降低时,弹簧逐渐回位,从而使调节环复位。
图3-9 变排量式电动燃油泵
(3)电动燃油泵的控制
①ECU控制的燃油泵控制电路。
该控制方式主要应用在装用D型EFI及装用热式和卡门旋涡式空气流量计的L型EFI系统中。
控制原理:燃油泵的控制根据发动机ECU端子FPC和DI的信号,控制±B端子与FP端子的连通回路,以改变输送给燃油泵的电压,从而实现对燃油泵转速的控制,如图3-10所示。
图3-10 ECU控制的燃油泵控制电路
②油泵开关控制的燃油泵控制电路。
该控制方式主要用于装用叶片式空气流量计的L型EFI系统中。
控制原理:当点火开关ST端子接通时,发动机继电器线圈通电使触点闭合,此时,开路继电器中L1线圈通电,使其触点闭合,从而通过主继电器、开路继电器向燃油泵供电,油泵工作,发动机正常运转时,点火开关IG端子与电源接通,同时空气流量计测量板转动使油泵开关闭合,开路继电器L2线圈通电,使开路继电器触点保持闭合,油泵继续工作。发动机停转时,L1和L2线圈不通电,燃油泵停止工作,如图3-11所示。
图3-11 油泵开关控制的燃油泵控制电路
③燃油泵继电器控制的燃油泵控制电路。
该控制电路根据发动机转速和负荷的变化,通过燃油泵继电器改变油泵的供电线路,从而控制油泵的工作转速。
控制原理:当点火开关STA接通时,发动机继电器闭合,同时ECU有STA信号,发动机启动。STA信号和NE信号输入ECU,VT1接通,开路继电器闭合,燃油泵运转。启动或重负荷时,ECU中的VT2断开,燃油泵继电器闭合,燃油泵高速运转;怠速或轻负荷时,ECU中的VT2接通,燃油泵继电器断开,电流流过燃油泵电阻器,燃油泵低速运转,如图3-12所示。
图3-12 燃油泵继电器控制的燃油泵控制电路
5.汽油滤清器
(1)作用
汽油滤清器的作用是过滤汽油中的颗粒物、水等,防止其进入燃油系统,保证燃油系统精密部件免受磨损及其他损害。长期不更换汽油滤清器会导致汽油滤清器内部的滤芯过脏,从而起不到过滤的作用,严重的会导致汽油堵塞,车辆无法启动或者是行驶中熄火,所以需要定期更换汽油滤清器。
(2)类型
车辆的汽油滤清器分两种,一种是内置的汽油滤清器,一种是外置的汽油滤清器。
内置的汽油滤清器一般和汽油泵在一起,安装在油箱内,因为更换比较麻烦,而且成本也比较高,一般是10万公里左右更换一次,如图3-13所示。
图3-13 内置的汽油滤清器
外置的汽油滤清器一般安装在燃油泵后的高压油路中,如图3-14所示。更换比较方便,一般是每隔3万公里左右更换一次。安装时保证燃油流动方向与箭头方向一致,如图3-15所示。
图3-14 外置的汽油滤清器安装位置
图3-15 外置的汽油滤清器
6.油量传感器
(1)作用
油量传感器通常集成在电动燃油泵总成上,用于检测燃油箱中燃油的存储量,并将燃油存储量信息转变为电压信号传送给发动机控制模块或仪表盘上,如图3-16所示。
(2)工作原理
油量传感器通过其滑片变阻器的阻值变化来传输信号。燃油液位越低,变阻器阻值越大,信号电压越高;燃油液位越高,变阻器阻值越小,信号电压越低。有的油量传感器不是电阻式的,而是电容式的。
7.燃油导轨
燃油导轨也称为燃油分配管,其主要作用是将压力均匀的燃油分配给各个喷油器。其一端连接进油管,另一端连接燃油压力调节器,如图3-17所示。
图3-16 油量传感器
图3-17 燃油导轨
8.燃油压力调节器(www.xing528.com)
(1)作用
燃油压力调节器安装在燃油分配器一端,如图3-18所示,燃油压力调节器如图3-19所示。
图3-18 燃油压力调节器安装位置
图3-19 燃油压力调节器
燃油压力调节器的功用是根据进气歧管压力的变化来调节进入喷油器的燃油压力,使两者保持恒定的压力差,这样,从喷油器喷出的燃油量便只取决于喷油器的开启时间,使ECU能通过控制喷油时间的长短来精确地控制喷油量。
(2)类型
燃油压力调节器一般有真空式和恒压式两种。
真空式燃油压力调节器是保障汽车油路中燃油压力正常的部件,压力调节器内部有一个膜片,起到控制压力阀打开/关闭的作用,油压低于一定值时,压力阀关闭,由油泵加压使油路内压力增加,当增加到超过规定压力后,膜片打开,过压的燃油通过回油管路流回油箱,起到减压的作用。总的来说燃油压力调节器可以使燃油导轨内部油压随着进气歧管的压力变化而变化,以保证喷油器的喷油压力恒定,如图3-20所示。
图3-20 真空式燃油压力调节器工作原理图
恒压式燃油压力调节器应用于无回油式燃油供给系统,回油是在油箱内或者燃油滤清器回油管中进行的。在发动机热车启动时,切断燃油压力调节器和进气歧管之间的真空度的通路,使燃油压力调节器的弹簧室通空气,从而提高输油管内的油压,防止油路中的燃油因温度过高而产生“气阻”现象,改善发动机高温启动性能。
9.脉动阻尼器
(1)作用
脉动阻尼器大部分安装在燃油导轨上,有的安装在油轨进油管处,有的安装在油轨喷油底座上,或者油轨管路的某个位置,输油管路上安装的也有。
脉动阻尼器的作用是衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动,使燃油系统的压力保持稳定。
(2)工作原理
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,如图3-21所示。
图3-21 脉动阻尼器
10.喷油器
(1)作用
①提高油压(定压):将喷油压力提高到10~20MPa。
②控制喷油时间(定时):按规定的时间喷油和停止喷油。
③控制喷油量(定量):根据柴油机的工作情况,改变喷油量的多少,以调节柴油机的转速和功率。
喷油器接受ECU送来的喷油脉冲信号,精确地控制燃油喷射量。喷油器是一种加工精度非常高的精密器件,要求其动态流量范围大、抗堵塞和抗污染能力强以及雾化性能好。
(2)类型
①按喷油口结构分:轴针式和孔式。
②按线圈电阻值分:高阻(13~16Ω)、低阻(0.6~3Ω)。
③按用途分:多点燃油喷射(MPI)用、单点喷射(SPI)用。
(3)工作原理
喷油器不喷油时,回位弹簧通过衔铁使针阀紧压在阀座上,防止滴油。当电磁线圈通电时,产生电磁吸力,将衔铁吸起并带动针阀离开阀座,同时回位弹簧被压缩,燃油经过针阀并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出。当电磁线圈断电时,电磁吸力消失。回位弹簧迅速使针阀关闭,喷油器停止喷油,如图3-22所示。
(4)喷油器的驱动方式(如图3-23所示)
①电流驱动方式
②电压驱动方式
图3-22 轴针式喷油器
图3-23 喷油器的驱动方式
(5)喷油器的控制电路
喷油器的喷射方式有同时喷射、分组喷射、顺序喷射三种。
①同时喷射方式的控制电路
这种喷射方式的控制电路是将各缸喷油器全部并联在一起,通过一条共同的线路和电脑连接,如图3-24所示。
图3-24 同时喷射方式的控制电路图
在发动机的每个工作循环中(曲轴每转两圈),各缸喷油器同时喷油一次或两次,如图3-25所示。
图3-25 同时喷油一次或两次示意图
②分组喷射方式的控制电路
这种喷射方式的控制电路是将多缸发动机的喷油器分成2~3组,每组有2~4个喷油器,分别通过一条线路和电脑连接,如图3-26所示。
图3-26 分组喷射方式的控制电路图
在发动机每个工作循环中,各组喷油器各自同时喷油一次,如图3-27所示。
图3-27 分组喷油一次示意图
③顺序喷射方式的控制电路
这种喷射方式的控制电路是将各缸喷油器分别由各自的线路和电脑连接,如图3-28所示。
图3-28 顺序喷射方式的控制电路图
电脑分别控制各喷油器在各自的气缸接近进气行程开始的时刻喷油,如图3-29所示。
图3-29 顺序喷射示意图
(6)喷油器波形分析
喷油器的控制方式有四种基本类型:饱和开关型、峰值保持型、脉冲宽度调制型、PNP型。
①饱和开关型(PFI/SFI)喷油器波形分析,如图3-30所示。
②峰值保持(电流控制型,TBI)喷油器波形分析,如图3-31所示。
图3-30 饱和开关型(PFI/SFI)喷油器的波形
图3-31 峰值保持(电流控制型,TBI)喷油器的波形
峰值保持型喷油器可能引起下列波形结果:加速时,将看到第2个峰尖向右移动,第1个峰尖保持不动;如果发动机在极浓的混合气下运转,能看到2个峰尖顶部靠得很近,如图3-32所示,这表明发动机ECU试图靠尽可能缩短喷油器喷油的持续时间来使混合气变得更稀。
图3-32 发动机在极浓的混合气下运转时的喷油器波形
③脉冲宽度调制型喷油器波形分析,如图3-33所示。
④PNP型喷油器波形分析,如图3-34所示。
图3-33 脉冲宽度调制型喷油器波形
图3-34 PNP型喷油器波形
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