電子燃油泵的性能研究

陳強(qiáng)，張永賀，范標(biāo)，穆海寧，馬國(guó)祥

（1.安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601；2.合肥錦佳汽車部件有限公司，安徽 合肥 230601）

電子燃油泵的性能研究

陳強(qiáng)1，張永賀2，范標(biāo)1，穆海寧1，馬國(guó)祥1

（1.安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601；2.合肥錦佳汽車部件有限公司，安徽 合肥 230601）

文章簡(jiǎn)述了機(jī)械調(diào)壓式有刷電子燃油泵的結(jié)構(gòu)和工作原理，闡述了其主要性能指標(biāo)和各子部件的作用，以某一電子燃油泵為實(shí)例通過試驗(yàn)的方法研究了在電壓、電流、壓力、流量、效率等各主要功能指標(biāo)之間的關(guān)系。

電子燃油泵；有刷泵芯；性能指標(biāo)

前言

燃油泵總成是整車供油系統(tǒng)的核心部件之一，電動(dòng)汽油泵的作用是將燃油從油箱中吸出，并以足夠的泵油量和泵油壓力向發(fā)動(dòng)機(jī)噴油系統(tǒng)供油[1]。隨著電噴系統(tǒng)在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上的普及，電子燃油泵總成的應(yīng)用也越來越多。按照調(diào)壓型式的不同，電子燃油泵可分為機(jī)械調(diào)壓燃油泵[2]和按需供油燃油泵[3]；按照泵芯換向方式可以分為直流有刷燃油泵[4]和直流無刷燃油泵[5]?，F(xiàn)階段，市場(chǎng)上大多采用機(jī)械調(diào)壓式的直流有刷電子燃油泵，本文也主要針對(duì)機(jī)械調(diào)壓式的直流有刷電子燃油泵（下文簡(jiǎn)稱燃油泵）的性能進(jìn)行研究。

1 電子燃油泵簡(jiǎn)介

1.1 燃油泵結(jié)構(gòu)

如圖1所示，燃油泵一般由法蘭、回油管、進(jìn)油管、泵芯、調(diào)壓閥、底桶、噴射泵等部件組成。燃油泵的工作原理是燃油泵泵芯將底桶內(nèi)油液吸取并以一定壓力通過進(jìn)油管泵出輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)。泵芯出油端口泵出的油液壓力大于發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力，流量也大于發(fā)動(dòng)機(jī)需求流量，油液一部分通過發(fā)動(dòng)機(jī)噴油系統(tǒng)供給發(fā)動(dòng)機(jī)工作，另一部分會(huì)通過回油管經(jīng)過調(diào)壓閥、噴射泵留回底桶。

在這個(gè)過程中，泵芯的作用將底桶中的油液以一定壓力運(yùn)送至發(fā)動(dòng)機(jī)；調(diào)壓閥在系統(tǒng)中的作用是穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油壓力，將多余油液流回；噴射泵的作用是利用噴射泵回油的流量在底桶底部利用噴射的虹吸原理將油箱的油液運(yùn)送到底桶保證在油箱低油位的情況下泵芯也能充分浸沒在油液中；底桶的作用是在儲(chǔ)存噴射泵從油箱中運(yùn)送的油液。

圖1 燃油泵結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 燃油泵性能指標(biāo)

燃油泵的性能指標(biāo)主要體現(xiàn)在整車電源電壓和滿足發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力條件下的電流、流量、效率的表現(xiàn)。

燃油泵的供電電壓直接確認(rèn)為整車電池電壓[1]，一般乘用車的標(biāo)準(zhǔn)供電電壓為直流12V，實(shí)際使用中在10V~14V波動(dòng)。

發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力保證主要通過燃油泵的調(diào)壓閥的打開壓力來控制，而為了保證供給壓力滿足需求，一般泵芯泵出的壓力要大于 調(diào)壓閥的打開壓力。自然吸氣汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和一般的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力多在300kPa~450kPa之間，而缸內(nèi)直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力多在500kPa~600kPa之間。很多廠家會(huì)將調(diào)壓閥進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)然后根據(jù)不同的需求進(jìn)行選型從而節(jié)約成本。

泵芯的流量要能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)最大燃油消耗率的使用要求同時(shí)確保噴射泵正常工作。噴射泵根據(jù)虹吸孔孔徑和結(jié)構(gòu)的不同一般需要 20L/h~25L/h不等的流量方能確保正常工作，同時(shí)考慮到有刷燃油泵性能存在衰減，一般預(yù)留20%性能。因此，泵芯流量可以按照式(1)進(jìn)行計(jì)算：

式中，Qe是泵芯在12V電壓、發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力條件下的最小流量，L/h；Pe是發(fā)動(dòng)機(jī)額定工況的功率，kw；be是發(fā)動(dòng)機(jī)額定工況的燃油消耗率，kg/kw.h；ρf是汽油密度，一般取 ρf=0.725kg/L；

電流是電氣部件設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，可以直接測(cè)量。效率是反映燃油泵將電能轉(zhuǎn)化為壓力能和流量能效果的重要指標(biāo)，其計(jì)算可以按照式(2)進(jìn)行計(jì)算：

式中，Qe是燃油泵效率；p是發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力，kPa；q是燃油泵泵芯輸出流量，L/h；U是燃油泵的供電電壓，V；I是燃油泵電流，A。

2 泵芯性能研究

以某燃油泵為例，通過試驗(yàn)方法分析掌握燃油泵電壓、壓力與電流、流量和效率之間的影響關(guān)系。

2.1 電壓、壓力與流量的關(guān)系

圖2是電壓、壓力與流量關(guān)系圖。從圖中可知，燃油泵供電電壓不變的情況下，泵芯流量會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力升高而降低，呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系；在發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力不變的情況下，泵芯流量會(huì)隨著燃油泵供電電壓升高而升高，呈線性正相關(guān)關(guān)系。

圖2 電壓、壓力與流量關(guān)系圖

2.2 電壓、壓力與電流的關(guān)系

圖3是電壓、壓力與電流關(guān)系圖。從圖中可知，燃油泵供電電壓不變的情況下，燃油泵電流會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力升高而上升，呈線性正相關(guān)關(guān)系；在發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力不變的情況下，燃油泵電流會(huì)隨著燃油泵供電電壓升高而升高，呈正相關(guān)關(guān)系。

圖3 電壓、壓力與電流關(guān)系圖

2.3 電壓、壓力與效率的關(guān)系

圖4是電壓、壓力與效率關(guān)系圖。從圖中可知，燃油泵供電電壓、發(fā)動(dòng)機(jī)需求壓力與燃油泵效率呈現(xiàn)多元非線性關(guān)系。

圖4 電壓、壓力與效率關(guān)系圖

3 結(jié)論

經(jīng)過對(duì)燃油泵的結(jié)構(gòu)與重要指標(biāo)理論分析，并通過試驗(yàn)的方法總結(jié)出流量與壓力負(fù)相關(guān)，與流量正相關(guān)；電流與電壓、壓力正相關(guān)；效率與電壓、壓力呈現(xiàn)非線性關(guān)系。

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Study on performance of electronic fuel pump

Chen Qiang1, Zhang Yonghe2, Fan Biao1, Mu Haining1, Ma Guoxiang1
( 1. Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Technology Research Center, Anhui Hefei 230601;2. Hefei Jinjia Auto Parts Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper introduced the structure and working principle of the electronic fuel pump with mechanical means of maintaining pressure, expounded the main performance index of electronic fuel pump and the function of each component.Take an electronic fuel pump for example, this paper analyzed the relation between the main performance indexes that contain voltage, current, pressure, flow and efficiency via experiments.

Electronic fuel pump; Brush pump core; Performance index

U467

A

1671-7988 (2017)21-14-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.006

CLC NO.: U467

A

1671-7988 (2017)21-14-03

陳強(qiáng)，碩士，工程師，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，主要從事燃油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究工作。