燃油供给系统概述：汽车发动机电控系统及其修复

1.燃油供给系统的组成与工作原理

燃油供给系统的功用是供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据ECU的指令喷油。

燃油供给系统由燃油泵、燃油滤清器、燃油脉动减振器、喷油器、冷起动喷油器、燃油压力调节器及供油总管等组成。

燃油经电动燃油泵从燃油箱泵出并加压，在燃油压力调节器的作用下，使油压与进气歧管内气压差值保持恒定，然后由输油管分配送给各个喷油器和冷起动喷油器。喷油器的喷油开始时刻和喷油所持续的时间由ECU进行控制，以使喷油器能根据工作需要适时、适量地喷射出所需燃油。燃油供给系统的组成如图2-55所示，其零部件如图2-56所示。

图2-55 燃油供给系统的组成

2.燃油供给系统组成部件的功用和结构

（1）电动燃油泵

1）电动燃油泵的功用与类型。电动燃油泵是一种小型直流永磁电动机驱动的燃油泵，其功用是给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。电动燃油泵的电动机与燃油泵连成一体，密封在同一壳体内，一同安装在汽油箱内，汽油穿过汽油泵电动机内部并对其进行冷却。电动燃油泵上安装有安全阀，其开启压力为343～441kPa。电动汽油泵装有单向阀以改善发动机的起动性能，并保持合适的汽油供给系统剩余压力，以防止产生气阻。

图2-56 燃油供给系统的零部件

1—进油管 2—汽油滤清器 3—汽油泵 4—滤网 5—回油管 6—软管 7—燃油压力调节器 8—油道 9—喷油器

电动燃油泵按安装位置的不同分为内置式电动燃油泵和外置式电动燃油泵。内置式电动燃油泵安装在燃油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏和管路安装简单等特点。有些车型在燃油箱内还设有一个小燃油箱，将燃油泵置于小燃油箱中，这样可以防止在燃油箱燃油不足时，因汽车转弯、加/减速或车身倾斜而引起燃油泵周围燃油的移动，使燃油泵吸入空气而产生气阻。

外置式电动燃油泵串接在燃油箱外部的输油管路中，易布置、安装自由度大，但噪声大、易产生气阻，因此只有少数车型上应用。目前各车型装用的电动燃油泵按其结构的不同分为涡轮式、滚柱式、转子式和侧槽式。

2）电动燃油泵的结构

①涡轮式电动燃油泵。涡轮式电动燃油泵属于内置式燃油泵，主要由驱动电动机、涡轮泵、单向阀和安全阀等组成。其结构和工作原理如图2-57所示。

涡轮泵主要由叶轮、叶片、泵壳体和泵盖组成，叶轮安装在燃油泵电动机的转子轴上。燃油泵电动机通电时，燃油泵电动机驱动涡轮泵叶片旋转，在离心力的作用下，使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳，并将燃油从进油室带往出油室。由于进油室燃油不断被带走，所以形成一定的真空度，将燃油箱内的燃油经进油口吸入；而出油室燃油不断增多，燃油压力升高，当油压达到一定值时，则顶开单向阀经出油口输出。单向阀还可在燃油泵不工作时阻止燃油倒流回燃油箱，这样可保持油路中有一定的残余压力，便于下次发动机的起动。

燃油泵工作时，燃油流经燃油泵内腔，对燃油泵电动机起到冷却和润滑的作用。泄压阀安装在进油室和出油室之间，当燃油泵输出油压达到0.4MPa时，泄压阀开启，使燃油泵内的进、出油室连通，燃油泵工作只能使燃油在其内部循环，以防止输油压力过高。

涡轮式电动燃油泵具有泵油量大、泵油压力较高（可达600kPa）、供油压力稳定、运转噪声小和使用寿命长等优点，应用最为广泛。

②滚柱式电动燃油泵。如图2-58所示，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、泄压阀和阻尼减振器等组成。

滚柱式电动燃油泵的工作原理如图2-59所示。装有滚柱的转子与泵体内腔之间偏心安装。转子由直流电动机驱动，当转子旋转时，位于转子凹槽的滚柱在旋转惯性力的作用下紧压在泵体内表面上。相邻两滚柱与泵体内表面形成一个油腔。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，当转到与进气口连通时，将燃油吸入；在吸满燃油的工作腔转过进油口后，其容积又不断减小，使燃油压力提高，当转到与出气口连通时，将燃油泵出。

图2-57 涡轮式电动燃油泵

a）结构 b）工作原理

1—单向阀 2—泄压阀 3—电刷 4—电枢 5—磁极 6—叶轮 7—滤网 8—泵盖 9—壳体 10—叶片

图2-58 滚柱式电动燃油泵结构示意图

1—安全阀 2—滚柱泵 3—驱动电动机 4—单向阀

A—进油口 B—出油口

图2-59 滚柱式电动燃油泵的工作原理

1—泵体 2—滚柱 3—轴 4—转子

汽油喷射系统中，要求汽油泵供给比发动机最大喷油量要多的汽油，因而汽油泵的最大工作压力比实际需求值大得多，但喷射系统中油压不能过高，故在汽油泵中设有一安全阀。当汽油泵工作压力升高到400kPa时，安全阀打开，汽油泵出油腔与吸油腔相通，汽油在泵内循环，避免供油压力过高。

为了防止发动机停转时供油压力突然下降而引起汽油倒流，在汽油泵出油口安装了单向阀。当发动机熄火时，汽油泵停止转动，单向阀关闭，这样在供油系统中仍有残余压力。油路中残余压力的存在有利于发动机再起动，并能避免高温时气阻现象的发生。

由于滚柱式电动燃油泵工作过程的非连续性，在油路中的油压有波动，因此在汽油泵出油端还装有阻尼减振器。由阻尼减振器内的膜片和弹簧组成的缓冲系统吸收汽油的压力波，降低压力波动和噪声，提高喷油控制精度。

③电动汽油泵的控制电路。电动汽油泵控制电路的通断应与发动机的工作情况相适应，其控制方式有以下三种：

第一种是ECU控制的燃油泵控制电路。ECU控制的燃油泵电路如图2-60所示。断电继电器是控制回路中重要的组成部分，其作用是在发动机运转时接通电源至燃油泵的电路。

图2-60 发动机ECU控制的燃油泵电路

当接通点火开关（IG）时，主继电器电磁线圈中有电流通过，其触点闭合，电源向汽油喷射系统供电。ECU接到点火开关闭合信号后，由于无转速信号输入，只控制汽油泵短时间（2～4s）工作，使供油管路中的油压增大，为发动机起动做好准备。

起动发动机时将点火开关转到起动档（ST），接通断电继电器电磁线圈L2的电路，在电磁吸力的作用下其触点闭合，电源通过主继电器和断路继电器向燃油泵供电。其电流方向为蓄电池正极→主继电器→断路继电器触点→燃油泵电动机→搭铁回到蓄电池的负极，电动汽油泵投入工作。

发动机在工作过程中，ECU接收到来自转速传感器的信号，使晶体管VT导通，断路继电器中的电磁线圈L1通电，在电磁吸力的作用下其触点继电器保持闭合状态，电动汽油泵继续工作。

发动机停止运转时，由于主继电器电磁线圈断电，触点打开，切断电源向汽油喷射系统的供电回路，同时ECU中晶体管VT截止，断电继电器触点打开，燃油泵电路中断，电动汽油泵停止工作。

第二种是燃油泵开关控制的燃油泵控制电路。燃油泵开关控制的燃油泵电路如图2-61所示。(www.xing528.com)

起动发动机时，将点火开关转到起动档（ST），断路继电器电磁线圈L2通电，其触点闭合，电源通过主继电器和断路继电器向电动汽油泵供电，电动汽油泵投入工作。发动机在起动和起动后的工作过程中，点火开关处于点火位置，点火开关（IG）端子与电源接通。同时，吸入发动机的空气流经空气流量计，使空气流量计内的测量翼片转动，从而使位于空气流量计内的电动汽油泵开关接通，继而断路继电器中的电磁线圈L1通电，其触点继续保持闭合状态，电动汽油泵电路接通，电动汽油泵工作。

发动机停止运行时，空气流量计测量翼片在回位弹簧张力的作用下回位，从而使电动汽油泵开关打开，断路继电器内的电磁线圈断电，即刻切断电动汽油泵电路，电动汽油泵停止工作。

图2-61 燃油泵开关控制的燃油泵电路

第三种是具有转速控制的燃油泵控制电路。这种控制电路可以根据发动机转速和负荷的变化，通过燃油泵继电器改变燃油泵供电电路，从而控制燃油泵的工作转速。

具有转速控制的燃油泵控制电路如图2-62所示。电路特点是在ECU控制电路的基础上增设了燃油泵控制继电器。接通点火开关，主继电器触点闭合，电源向燃油喷射系统供电。

当发动机在怠速或中小负荷工况下工作时，ECU发出指令接通燃油泵控制继电器电磁线圈的搭铁回路，电磁线圈通电，产生电磁吸力，使燃油泵控制继电器动合触点A断开、触点B闭合，此时的燃油泵电路电流方向为电源正极→主继电器触点→断路继电器触点→燃油泵继电器触点B→附加电阻→燃油泵电动机→搭铁回到电源的负极。由于附加电阻串入电路，故燃油泵以较低的转速运转，供油量和噪声均较小。

当ECU通过接收的信号判断发动机为大负荷运转，需要适当加大供油量时，ECU发出指令切断燃油泵控制继电器电磁线圈的搭铁回路，在弹簧张力的作用下，继电器动合触点B断开、触点A闭合，而动断触点A复位（由打开转变为闭合），短路附加电阻。由于燃油泵电动机的电流加大、转速提高、泵油量加大，从而满足了发动机大负荷工作对供油量的要求。

（2）燃油滤清器 燃油滤清器的作用是把含在发动机汽油中的氧化铁、粉尘等固体杂物除去，防止汽油供给系统堵塞，减小机械磨损，确保发动机稳定行驶，提高可靠性。由于汽油供给系统发生故障会严重影响车辆的行驶性能，所以为使汽油供给系统部件保持正常工作状态，汽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：过滤效率高、使用寿命长、压力损失小、耐压性能好、体积小和重量轻。

燃油滤清器安装在汽油泵的出口一侧（见图2-63），其内部经常受到200～300kPa的汽油压力，因此耐压强度要求在500kPa以上。油管一般使用旋入式金属管。

汽油滤清器的滤芯一般采用滤纸叠成菊花形和盘簧形结构，盘簧形结构具有单位体积过滤面积大的特点。

汽油滤清器是一次性的，应根据车辆行驶里程，一般每行驶20000～40000km或1～2年更换一次。若使用的汽油杂质成分较大，则应缩短更换周期。

在更换燃油滤清器时，应首先释放燃油系统的压力，并注意燃油滤清器壳体上的箭头标记（为燃油流动方向）。

图2-62 具有转速控制的燃油泵控制电路

图2-63 燃油滤清器及其滤芯

（3）汽油压力脉动减振器 当喷油器喷射汽油时，在输送管道内会产生汽油压力脉动。汽油压力脉动减振器可使汽油压力脉动衰减，以减弱汽油输送管道中的压力脉动传递，降低噪声。

在早期的汽油喷射系统中，汽油压力脉动减振器大多安装在回油管道上，位于汽油箱与汽油压力调节器之间。后来汽油压力脉动减振器安装在供油总管上，或者设置在电动汽油泵上。两种方式的功用是相同的，只是安装部位不同。目前的供油系统中只安装汽油压力调节器的较多。

图2-64所示为安装在回油管道上的汽油压力脉动减振器的结构示意图。其内部分为膜片室和汽油室，中间以膜片隔开，并在膜片室内设计有弹簧，将膜片压向汽油室。由汽油泵输送出来的汽油压力作用于膜片及弹簧上，当燃油压力变化时，会引起汽油室的容积变化，从而吸收燃油压力的脉动。当汽油压力高时，弹簧被压缩；当汽油压力低时，弹簧膜片将汽油加压使汽油稳定输送。

图2-65和图2-66分别为安装在供油总管和电动汽油泵上的汽油压力脉动减振器的结构示意图，它们的结构和工作原理与安装在回油管道上的类似。汽油压力脉动减振器通常是在250kPa的压力下使用，但是由于喷油器工作时会产生压力脉动，所以它的常用工作范围可达300kPa。脉动阻尼器一般不会发生故障，需要进行拆卸时，应注意先释放掉燃油系统的压力。

图2-64 安装在回油管道上的汽油压力脉动减振器的结构示意图

1—汽油接头 2—固定螺纹 3—膜片 4—压力弹簧 5—壳体 6—调节螺钉

图2-65 安装在供油总管上的汽油压力脉动减振器的结构示意图

1—阀 2—弹簧 3—膜片 4—从汽油泵来 5—供油总管

图2-66 安装在电动汽油泵上的汽油压力脉动减振器的结构示意图

1—汽油压力脉动减振器 2—单向阀 3—电动汽油泵 4—吸油口 5—出油口

（4）燃油压力调节器 喷油器的喷油量取决于喷油器的喷孔截面积、喷油时间和喷油压差。在EFI系统中，ECU通过控制喷油器的喷油时间来实现对喷油量的控制。因此，要保证喷油量的精确控制，在喷油器的结构尺寸一定时，必须保证恒定的喷油压差。喷油器将燃油喷入进气管内，喷油压差就是输油管内燃油压力与进气管内气体压力的差值。而进气管内的气体压力是随发动机转速和负荷变化而变化的，要保持恒定的喷油压差，必须根据进气管内的压力变化来调节燃油压力。

汽油压力调节器的主要功用是使系统油压（即供油总管内油压）与进气歧管压力之差保持常数，一般为250kPa。这样，从喷油器喷出的汽油量便唯一地取决于喷油器的开启时间。ECU提供给电磁喷油器通电信号的时间长度，专业术语称为喷油脉冲宽度，简称喷油脉宽（单位为ms）。

因为发动机所要求的汽油喷射量是根据ECU加给喷油器的通电时间长短来控制的，如果不控制汽油压力，则即使加给喷油器的通电时间相同，当汽油压力高时，汽油喷射量会增加；当汽油压力低时，汽油喷射量会减少。为了使系统油压与进气歧管压力差保持稳定，汽油压力调节器所控制的系统油压应随进气歧管压力变化作相应的变化。系统油压一般为0.25～0.3kPa。

图2-67 汽油压力调节器的结构

1—弹簧室 2—弹簧 3—膜片 4—壳体 5—回油阀

电控汽油喷射系统中的汽油压力调节器一般安装在供油总管上，其结构如图2-67所示，采用膜片式结构。油压调节器是一个金属壳体，中间通过一个卷边膜片将壳体内腔分成两个小室：一个是弹簧室，内装一个带预紧力的螺旋弹簧作用在膜片上，弹簧室由一真空软管连接到进气歧管；另一个是汽油室，直接通入供油总管。

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的弹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，当膜片上、下承受的压力相等时，膜片处于平衡位置不动。当进气管内气体压力下降（真空度增大）时，膜片向上移动，回油阀开度增大，回油阻力减小，使输油管内的燃油压力也下降；反之，当进气管内的气体压力升高时，则膜片带动回油阀向下移动，回油阀开度减小，回油阻力增大，使输油管内的燃油压力升高。由此可见，发动机工作时，燃油压力调节器通过控制回油阻力来调节输油管内的燃油压力，从而保持喷油压差恒定不变。

发动机工作时，由于燃油泵的供油量远大于发动机消耗的油量，回油阀始终保持开启，使多余的燃油经过回油管流回燃油箱。发动机停止工作（燃油泵停转）时，随着输油管内燃油压力的下降，回油阀在弹簧作用下逐渐关闭，以保持燃油系统内有一定的残余压力。

燃油压力调节器不能维修，当工作不良时，应进行更换；拆卸时，注意释放燃油系统的压力。

在部分车型上，燃油压力调节器与进气管连接的真空管路中装有一个真空开关阀（VSV），又称为燃油压力控制阀，此阀是由ECU控制的电磁阀。

当发动机起动时，若ECU检测到冷却液温度过高，则接通VSV电磁线圈的搭铁回路，VSV则切断真空通道，使燃油压力调节器的弹簧室通大气，从而提高输油管内的油压，以防止高温时产生气阻现象，改善发动机高温起动性能。发动机起动后约100s，ECU切断VSV电路，终止燃油压力控制。