电子燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、燃油滤凊器、进油管冋油管、燃油导轨、喷油器和燃油压力调节器等部件。这些部件一旦岀现故障,将会直接影响喷射系统的喷油控制精度。
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如图10-4所示。燃油箱一般安装在底盘后部靠近后桥的位置,发生交通事故时,车架纵梁和车身能够有效地保护燃油箱。
燃油箱上部安装有加油口,加油口用带阀门的盖子进行封闭,采用全密封式加油口盖的燃油箱系统拥有独立的压力阀和真空阀,可以保持和释放燃油箱内部的压力,防止燃油箱内产生的真空阻碍燃油的供应或者使燃油箱产生变形。燃油由于车辆行驶中产生的振荡有可能外溢,所以在燃油箱内部都装有隔板。燃油箱内部上表面一般装有燃油液位传感器,用来检测燃油液面高度,当液面过低时,给予驾驶员警示信息。燃油箱内部下表面有辅助油箱,里面装有电动燃油泵,其泵岀的燃油经进油管通过燃油滤清器进入燃油导轨。为了能够排除燃油箱内部的杂质,有些燃油箱底部装有放油螺塞。
燃油箱都有一个或多个单向阀,通常安装在回油管、蒸发通风管或燃油箱盖上。单向阀可以使燃油在车辆侧翻或碰撞时不发生泄漏,以免引发更大的安全隐患。
有些车辆除了有翻滚泄漏保护装置以外,还装备了燃油泵自动停止装置,当车辆发生交通事故时,燃油泵会自动停止工作。另外,现代汽车燃油泵通常基于发动机转速信号或机油压力信号工作,如果发动机熄火,燃油泵就会停止运转。
燃油泵：
当前汽油发动机大都采用电子燃油泵,电子燃油泵是由小型电机驱动的。它将燃油泵入输油管,并建立燃油压力。电子燃油泵包括滚柱式(含叶片式)涡轮式和变排量式。目前大多数车辆使用滚柱式(含叶片式)或涡轮式燃油泵,少部分车辆选用变排量式燃油泵。涡轮式燃油泵相比滚柱式燃油泵,其工作转速更高,噪声更小。变排量式燃油泵可以根据发动机的工况改变泵油量,节约了能源,同时也延长了燃油泵的使用寿命。
1.燃油泵类型(1)滚柱式滚柱式燃油泵的工作原理如图10-5所示。装有滚柱的转子被偏心地安置在泵体内,转子旋转时,位于凹槽内的滚柱在离心力的作用下压靠在泵体的内表面上,对周围起密封作用,相邻两个滚柱之间形成了一个密封的空腔。在燃油泵运转过程,由于一部分空腔的容积不断增大,成为低压吸油腔,而另一部分空腔容积不断减小,成为高压加压腔。受压的燃油通过岀油口被挤压岀去。燃油泵工作时,燃油持续地流经燃油泵壳体并进入输油管路,可以对燃油泵进行冷却。但是,燃油耗尽以后,如果继续运行燃油泵,将会导致燃油泵因发热而烧坏。
多数的燃油泵出口处都设有单向阀。单向阀可以保证发动机关闭时,燃油管路中仍存有一定的残余压力。残余油压可以使发动机在下一次起动时比较顺利,并防止气阻产生。
(2)涡轮式涡轮式燃油泵分为单级和双级两种结构形式。小排量发动机一般采用单级涡轮式燃油泵,大排量发动机采用双级涡轮式燃油泵较多。图10-6为双级涡轮式燃油泵的结构。
(3)变排量式当发动机不需要最大供油量时,降低燃油泵的转速是降低噪声、节能、减少燃油泵磨损的一种方法。变排量式燃油泵在燃油泵控制回路中串入电阻来降低燃油泵的工作电压,使其转速降低,供油量和供油压力都会随之下降。有些发动机采用占空比的方式控制燃油泵工作电压,以实现燃油泵转速的可调节性。
2.燃油泵控制ECM利用燃油泵继电器控制燃油泵的工作,如图10-7所示。在通用车系中,点火开关转至"ON”位置,ECM将控制燃油泵继电器吸合,燃油泵开始工作,燃油管路开始建立压力。
如果在1-2s后,ECM没有接收到发动机转速信号,将会控制燃油泵继电器断开,燃油泵停止工作。如果ECM持续检测到发动机转速信号,将会保持燃油泵继电器吸合,使燃油泵持续运转。在有些车辆中,发动机机油压力作为燃油泵继电器控制的一个备用信号,当机油压力达到28kPa时,ECM将控制燃油泵继电器吸合,燃油泵开始工作。
3.燃油泵测试燃油泵的测试包含不同的方法和程序。即使燃油泵通过了一项测试,也不意味着燃油泵没有问题。例如,如果燃油泵转速变慢,则发动机在中小负荷时油压可能正常,但在发动机大负荷时,供油量就不能满足需求。
(1)静态压力测试多数燃油系统的工作压力维持在300-400kPa。但燃油泵泵油压力通常是燃油系统正常工作压力的两倍。如此高的泵油压力用来保证持续的燃油供应,并防止燃油系统产生油蒸气燃油泵的泵油压力可以使用燃油压力表进行测试。首先将燃油压力表正确连接至燃油压力测试孔,然后将点火开关转至“ON”位置,且不起动发动机,使用诊断仪驱动燃油泵运转,观察燃油压力表读数是否符合标准。
(2)保压测试燃油系统保压测试可以检查系统是否存在泄漏。燃油泵停止运行5min后观察燃油压力表,压力应保持在规定范围内。如果不符合要求,说明压力调节器、燃油泵止回阀、喷油器等部件存在泄漏。若燃油导轨有回油管,则可以按照以下操作确定压力下降的原因①激活燃油泵使燃油系统建立压力。使用诊断仪驱动燃油泵继电器吸合或使用带有熔断器的导线跨接燃油泵继电器。
②堵住燃油导轨上的回油管,如果油压停止下降,说明压力调节器失效。
③如果油压仍然下降,则使燃油系统加压后堵住进油管。
④如果油压停止下降,说明燃油泵止回阀失效。
⑤如果油压仍然下降明显,说明喷油器泄漏。
(3)动态压力测试检查动态压力时,需要起动发动机。如果燃油导轨上有回油管(油压是参考真空的)，在动作节气门时压力应该改变。如果不变,应检查真空管路。油压调节器的真空侧不允许出现燃油。
(4)供油量测试供油量直接影响发动机的运行状况。压力相同,供油管的直径不同,供油量也不相同,因此,油压正常并不足以保证发动机正常运行。为保证发动机在各工况下正常运行,供油量最少达到每30s供应1升燃油。
进行供油量测试时,将流量计串联在燃油泵和燃油导轨之间。在燃油压力测试孔处安装适当的适配器及管路,并在其下方放置适当的容器计量供油量。
燃油滤清器堵塞或燃油泵动力不足都可能导致燃油系统供油量不足。如果滤清器堵塞可能会出现以下现象：
①发动机高转速时,动力下降；
②加速时,发动机熄火或失火,特别在上坡或大负荷加速时容易出现此现象。
除了以上症状,燃油泵失效或泵油能力变弱还会导致以下故障：
①发动机难以起动;
②怠速不稳或熄火;
③自动变速器换挡冲击。
(5)电流消耗测试另一种测试燃油泵的方法是测量燃油泵电流消耗。如图10-8所示,将数字式万用表的直流电流挡串联到燃油泵回路中测量电流。表10-1是典型的燃油泵工作电流值。
燃油液位传感器：
燃油液位传感器通常集成在燃油泵总成上(图10-9),用于检测燃油箱中燃油的储存量,并将燃油储存量信息转变为电压信号传送给发动机控制模块或组合仪表。燃油液位传感器是一个滑片变阻器,浮子的位置随油面变化而变化,并带着变阻器的滑片移动,以改变变阻器的阻值。通常燃油液位越低,变阻器阻值越大,信号电压越高;反之,燃油液位越高,变阻器阻值越小,信号电压越低。燃油液位传感器的最大阻值约300Ω,随着油面的变化,其阻值通常在20~300Ω变化,信号电压在0.5~3.5V之间变化。
燃油液位传感器通常是两线式传感器,一根是搭铁线,另一根是信号线。信号线与仪表或ECM相连接。上汽通用大部分车辆的燃油液位传感器的信号是输送给ECM的,ECM将燃油液位信息通过车载网络输送给组合仪表,如图10-10所示。
燃油液位传感器搭铁不良是燃油表显示异常的常见原因,搭铁端子与车身搭铁之间的阻值应该小于5Ω。传感器自身磨损或腐蚀也会导致燃油表显示不正常,使用万用表对燃油液位传感器的阻值进行动态测量,其阻值应该在20-300Ω之间连续变化,且无峰值或断点出现。
燃油滤清器：
燃油滤清器安装在燃油泵与燃油导轨之间的进油管中,可以有效过滤燃油中的灰尘、碎屑、水分及其他杂质,防止它们进入燃油导轨堵塞喷油器。燃油滤清器由滤芯和壳体组成,壳体通常用金属或塑料制造,滤芯一般是纸质滤芯。大多数的燃油滤清器可以过滤10-20μm或更大尺寸的颗粒杂质。
所有滤清器的使用寿命都是有限的,应该遵守厂商的建议定期更换,更换周期通常为48000-160000km。集成于燃油泵模块内的滤清器无维护里程说明,没有特定的维修周期,但使用寿命仍然有限。
燃油滤清器上面一般有燃油流动方向指示(图10-11),安装时不要装反。如果装反方向发动机会出现类似排气管堵塞的故障现象,即在发动机高转速和大负荷时输出功率变低。
燃油导轨：
发动机所有气缸的喷油器都连接着一根公共的矩形或圆形截面的油管,这条油管简称为燃油导轨或燃油分配管(图10-12)。其主要作用是将压力均匀的燃油分配给各个喷油器。
燃油导轨的一端连接进油管,另一端连接燃油压力调节器。燃油压力调节器底部连接回油管。在燃油压力调节器调节油压过程中,燃油导轨内过剩的燃油通过燃油压力调节器和回油管流回燃油箱。另外,燃油导轨上一般安装有燃油压力测试口,用来检测燃油系统的压力,以便维修人员快速诊断燃油系统的故障。
当发动机停机时,进气歧管内真空度为零,真空室内的大弹簧将膜片上的球阀紧压在燃油室输油管进油口上,关闭燃油室内燃油进入输油管的通道。
当发动机减速或怠速运行时,节气门开度减小,进气歧管的真空度增大,真空吸力克服大弹簧的弹力将膜片从输油管上端移开,打开输油管的进油口,燃油导轨内过剩的燃油通过输油管和回油管流回燃油箱。此时,燃油导轨内部油压下降,与进气歧管的压力差值保持在250kPa。
当发动机高速运行时,节气门开度增大,进气歧管的真空度减小,在真空室大弹簧的弹力作用下,膜片上的球阀逐渐靠近并压紧输油管进油口。在此过程中,燃油导轨内燃油压力逐渐增大,进气歧管真空度逐渐减小,两者的压力差值仍然保持在250kPa通过燃油压力调节器的调节,在发动机不同工况下,燃油喷射系统的喷油压力始终保持恒定。ECM在此基础上通过控制喷油器的喷油脉宽就可以实现对喷油量的精确控制。
2.恒压式恒压式燃油压力调节器安装在无回油式燃油供给系统中。燃油压力调节器工作时的回油是在油箱内或燃油滤清器回油管中完成,从燃油箱到燃油导轨只有条进油管,如图10-15所示。
恒压式燃油压力调节器调节的油压与其内部泄压阀弹簧的预紧力有关。燃油导轨内的油压一般在325~415kPa之间,较高的燃油压力可以防止燃油蒸气形成气阻。
喷油器：
电子燃油喷射系统使用针阀式喷油器,其内部有电磁线圈、弹簧、针阀/球阀等,如图10-16所示。ECM激活喷油器电磁线圈,针阀阀芯被提起,燃油从滤网进入喷油器,然后经喷孔喷射入进气歧管中。大多数喷油器由上部供油,燃油流经整个喷油器,实现对喷油器的冷却和润滑。
ECM每次激活喷油器的开度都是相同的,因此,喷油量取决于燃油导轨中燃油的压力和喷油器的通电时间。喷油器的通电时间称为喷油脉宽。
