燃油系统的组成与工作原理.docx

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燃油系统的组成与工作原理

燃油系统的组成与工作原理

如图2—1所示，燃油系统主要由燃油泵、燃油滤清器、燃油脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器、进油管、回油管等组成。

一、燃油泵

电动燃油泵由小型直流电动机驱动，其作用是提供燃油喷射所需的压力燃油。

电动燃油泵的电动机和燃油泵连成一体，密封在同一壳体内。

电动燃油泵按安装位置不同可分为：

安装在油箱外输油管路中的外装式燃油泵和安装在油箱中的内装式燃油泵。

前者一般采用滚柱泵，后者采用叶片泵，但也可以采用滚柱泵。

内装式燃油泵安装管路较简单，不易产生气阻和漏油。

有时在油箱内还设有一个小油箱，并将燃油泵置于小油箱中。

这样可防止在油箱燃油不足时，因汽车转向或倾斜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。

现在大多数车型都使用内装式燃油泵，有些车仍使用外装式燃油泵，还有少数车型，将两者串联在油路上使用。

电动燃油泵可分：

滚柱式、叶片式、齿轮式、涡轮式、侧槽式。

目前常见的电动燃油泵有滚柱式和叶片式两种。

1．滚柱式：

结构：

燃油泵滤网、电机、单向阀、卸压阀。

电子控制燃油喷射系统的电动燃油泵是一种由小型直流电动机驱动的燃油泵。

电动机和燃油泵做成一体，密封在一个泵壳内。

如图2—2所示，滚柱式燃油泵泵壳的一端是进油口，另一端是出油口。

电源插头在出油口一侧。

进油口一侧的滚柱式燃油泵由壳体中间的直流电动机高速驱动。

当燃油泵旋转时，由于离心力的作用，转子槽内的滚柱向外移动，紧靠在偏心的泵体壁面上。

滚柱随转子一同旋转时泵腔容积发生变化；燃油进口处容积越来越大，出口处容积越来越小，使燃油经过入口的滤网被吸入燃油泵，加压后经过电动机周围的空隙由出口泵出。

2．叶片式：

如图2—3所示，这种燃油泵与滚柱式电动燃油泵结构相似，但它的转子是一块圆形平板，平板圆周上开有小槽，形成泵油叶片。

燃油泵在运转时，转子周围小槽内的燃油跟随转子一同高速旋转。

由于离心力的作用，使燃油出口处油压增高，同时在进口处产生一定的真空，从而使燃油从进口吸入并被泵向出口。

这种泵是最大泵油压力可达600kPa以上。

电动燃油泵中的燃油泵和电动机都浸在燃油中。

在泵油过程中，燃油不断穿过燃油泵和电动机，燃油泵本身及电动机中的线圈、电刷、轴承等部位都靠燃油来冷却或润滑。

因此，电动燃油泵要绝对禁止在无油的情况下运转，以免烧坏。

发动机熄火后，为预防油管内的燃油倒流，在燃油泵出口处装有单向导通的阀门，使管道内保持一定量的燃油，有利于下次起动。

当供油管内堵塞时为避免油压过高损坏燃油泵，在燃油泵上设有卸压阀。

当系统内油压过高时，顶开安全卸压阀阀门，把油压释放掉，使燃油在油箱内循环。

二．喷油器

喷油器实际上是一个电磁阀，由针阀与衔铁制成一个整体，当ECU发出脉冲信号时，衔铁与针阀一起被吸起，一定压力的燃油从喷口喷出，当电磁线圈断电时，磁力消失衔铁与针阀在弹簧的弹力下回关阀喷口，ECU输出的脉冲时间长，阀口打开时间长，喷油器喷油量大，反之喷油量小。

1．轴针式喷油器

轴针式喷油器的结构如图2—8图所示，喷油器主要由喷油器外壳、滤网、电接头、电磁线圈、衔铁、针阀、喷油轴针、上下密封圈组成，当喷油器的电磁线圈无电流通过时，针阀在弹簧的作用下将喷油器的阀口关闭，喷油器不喷油，当电磁线圈通电时，线圈产生磁场，电磁吸力将铁芯吸起上移，与铁芯一体的针阀，同时上移，喷油器的阀口被打开，燃油从精密的环形喷口以雾状喷出。

7.燃油分配管8.保险夹头9.上密封圈10.下密封圈

喷油器用专门的支座安装，支座为橡胶成型件。

从而形成隔热作用防止喷油器中的燃油产生气泡，有助于提高发动机的高温起动性能。

另外，橡胶成型件可保护喷油器不受过高振动力的作用。

视发动机结构型式的不同，喷油器或是经燃油管，或经带保险夹头的连接插座与燃油分配管连接。

2．球阀式喷油器

现代的发动机都具有较低的燃油消耗和较高的功率，各种发动机的进气流量加大，所以喷油器的动态流量范围必须同时增大。

减轻阀针质量并提高弹簧预紧力，对获得宽大的动态流量范围十分有效。

同时，用球阀简化计量部位的结构，有助于提高喷油量精度。

此外，喷油器体和盖，用高导磁不锈钢制成，提高了耐蚀性。

如图2—9为球阀式电磁喷油器结构。

它与轴针式电磁喷油器的主要区别在于阀针的结构。

球阀式的阀针是由钢球，导杆和衔铁用激光束焊接成整体制成的。

其质量减轻到只有普通轴针式阀针的一半，这是采用短的空心导杆实现的。

为了保证燃油密封，轴针式阀针必须有较长的导向杆，而球阀具有自动定心作用，无须较长的导向杆，因此，球阀式的阀针质量轻，且具有较高的燃油密封能力，明显优于轴针式针阀。

当喷油脉冲输入电磁线圈时，产生电磁吸力，固定在阀针上的衔铁向上吸起，阀针抬离阀座，燃油开始通过计量孔喷出。

当喷油脉冲终止时，吸力消失，阀针在弹簧力作用下返回阀座，于是喷油结束。

因此，每次喷油量取决于输入电磁线圈的电流脉冲宽度。

3．片阀式电磁喷油器

如图2—10为片阀式电磁喷油器，其内部结构的主要特点是质量轻的阀片和孔式阀座，它们与磁性优化的喷油器总成结合起来，使喷油器不仅具有较大的动态流量范围，而且抗堵塞能力较强。

电磁线圈可按任何特性值绕制，但典型的一种是低电阻型喷油器，阻值为2-3Ω，用于电流驱动型系统，另一种是高电阻型喷油器，阻值为13-17Ω，用于电压驱动型系统，燃油从喷油器顶部注入。

当喷油器处于未通电状态（阀关闭）时，阀片被螺旋弹簧力和液压力紧在阀座上。

当来自ECU的喷油脉冲通过喷油器线圈绕组时，即产生磁场，在电磁力足以克服弹簧力和液压力的合力之前，阀片仍将压紧在阀座上，一旦电磁力超过两者的合力，阀片即开始脱离阀座上的密封环，被铁心吸住，于是具有压力的燃油进入阀座密封环中的计量孔。

反之，一旦来自ECU的喷油脉冲结束，电磁力开始衰减，但是阀片仍瞬时保持阀开启状态，直到喷油器弹簧力克服衰减的电磁力为止。

当弹簧力大于衰减的电磁力时，阀片将脱离档圈返回到阀座上，切断燃油喷射。

4．喷油器的分类

根据燃油喷射系统类型的不同，喷油器可分为多点式燃油喷射系统（发动机每一个缸具有一个喷油器）如图2—12所示，和单点式燃油喷射系统（在节器门体内有一个或两个喷油器）如图2—13所示。

喷油器电磁线圈的驱动方式有电压驱动式和电流驱动式两种。

电压驱动是指ECU利用恒定的脉冲电压驱动喷油器喷油。

这种驱动方式的喷油器又可为高电阻喷油器和低电阻喷油器两种。

低电阻喷油器是用5-6V电压驱动的，其电磁线圈电阻较小，不能直接和12V电源连接，否则会烧坏电磁线圈。

低电阻喷油器优点是机械延迟小，灵敏度高。

但由于电阻小，电流很大，线圈会因为过热而降低喷油器的使用寿命。

因此，低电阻喷油器电路中要安装几个串联的减压电阻，防止喷油器过热，并稳定喷油器工作。

高电阻喷油器是用12V电压驱动的，其电磁线圈电阻较大，在检修时可直接和12V电源连接。

高电阻喷油器由于电流小，对ECU要求低，使用可靠，故目前仍被广泛应用。

三．冷起动喷油器

在低温下发动机冷起动时，吸入发动机的混合气，一部分处于冷凝状态，混合气不易燃烧，发动机不易起动。

为了必免这个缺点，必须在冷车起动时，附加地喷入一定的燃油，混合气加浓易于冷车起动。

1.电插头2.电磁线圈3.阀门弹簧4.阀门5.旋流式喷口

如图2—15所示,冷起动喷油器的结构也是一个电磁阀，当点火开关和热限时开关均接通时，电磁线圈产生磁场，将阀门吸起，燃油通过旋流式喷油器，以雾状喷出。

进入进气管道加浓混合气。

热限时开关的作用是控制冷起动喷油器的喷油时间，如图2—17所示,在限时开关内有一个外绕电热丝的双金属片，它可以控制触点的开闭，来控制冷起动喷油器的开启持续时间。

由于喷油器的喷油量在高低速时不同,油管中会出现油压脉动，所以在燃油泵上或管路中，需要安装一个脉动阻尼器。

来减小供油管路中的油压脉动，使油压较为稳定。

当油压脉动大，油压克服务弹簧的压力将隔膜顶起燃油进入脉动阻尼器的油室，当油压脉动小时，弹簧的弹力顶动隔膜下移燃油在油室内被压出，这样燃油泵转动时利用膜片的上下移动，来缓冲油压。

五.燃油滤清器

燃油滤清器的作用是滤去燃油中的杂质,防止污物堵塞喷油器针阀等精密机件,如图2—22的燃油滤清器装在电动燃油泵之后的输油管路,由纸质滤心再串联一个棉纤维过滤网制成的,滤网有很好的滤清效果,能滤去直径大于0.01mm的杂质,其外壳为密封式铁壳,有一定的耐压能力,在正常使用情况下,这种燃油滤清器的使用寿命较长,汽车每行驶40000km才需更换。

六.     燃油压力调节器

油压调节器的作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,油压调节器一般位于分配油管的一端,它可使燃油压力调节在250~300kPa范围内。

如图2—23所示,油压调节器的膜片把由金属壳体组成的内腔分为弹簧室和燃油室。

弹簧室内有一根通气管与进气歧管相连，使供油系统中的油压不仅取决于弹簧预紧力，而且还取决于进气歧管内的气体压力，当输入的燃油压力高于弹簧预紧力与进气歧管压力之和时，燃油推动膜片，向上压缩弹簧，打开回油阀，使部分燃油流回油箱，油路中的油压降低，当燃油压力低于弹簧预紧力和进气歧管压力之和时，回油阀关闭，油压升高。

这样，喷油压力随进气歧管的压力而变化，从而使喷油压力与进气歧管压力之差值保持不变。

有些车型，（如丰田3VZ-FE等发动机）的油压调节器的真空管路由真空电磁阀（VSV）控制，其作用是在发动机热车起动时，切断油压调节器和进气歧管之间通气管的气路，以增大燃油压力，防止油路中的燃油因温度过高而产生气阻。