电喷摩托车电喷系统关键部件元器件的结构原理与检修

802012学校（一）电动燃油泵的结构原理与检修电动燃油泵(FuelPump)是向喷油器输送充足的燃油，并维持额定的压力，以保证在所有工况下有效地喷射。显而易见，电动燃油泵是供油系统极为重要的执行器，可谓MEFI的“心脏”，对保证油路稳定畅通起着十分重要的作用，肩负着为电喷发动机源源不断输送足量“食粮”的重要使命；与此同时，对现代摩托车降油耗，尤其是降排放，达国Ⅲ标准也有着不可忽视的作用。摩托车行驶过程中，电动燃油泵一旦出现故障，发动机将无法正常工作，甚至于停机。图1是美国德尔福(Delphi)T-11电动燃油泵总成外形图，图2是本田125踏板车用电动燃油泵直接安装在汽油箱中为电喷发动机供油的情形。1、电动燃油泵的基本性能要求（1）技术参数。允许工作电压范围为+8V～16V；允许工作温度范围为-30℃～65℃；允许最大燃油压力为对于喷射压力为110kPa低压喷射系统，不低于170kPa；对于喷射压力为300kPa的喷射系统，不低于470kPa；允许燃油温度为-30℃～65℃（2）性能和可靠性要求a）在试验温度23℃±3℃条件下采用GB17930规定的无铅汽油试验时，电动燃油泵的输油性能见表1。b)运行噪声试验。试验前的准备工作如图3所示，噪声测试应当在静音室内进行，背景噪声必须比油泵支架总成的噪声小10dB(A)以上；油泵支架总成应安装在油箱中，注入的汽油测试液，要保证大于1/3的油箱体积；油箱应放置在橡胶垫上，以降低机械震动引起的噪声干扰；声级计离油箱总成的高度为10cm。试验时，在12V或额定的电压，燃油压力不小于250kPa条件下测试，取样时间为10s，A计权保持，读取最大值作为运行噪声。输入电压12V，压力为250kPa时，运行噪声不大于34dB（A）。c)极限温度循环。在通电状态下进行试验，循环数设定为20次。每次循环3h低工作温度-30℃，3h高工作温度80℃，加热率为不小于2℃/min。经20次共120h的－30℃～80℃温度循环试验后，电动燃油泵流量不低于规定值的80%。d)抗震动性试验。非通电状态下，在50-500Hz扫频状态下5g，各方向20h，共60h试验后，电动燃油泵流量不低于规定值的80%。e)运行寿命(耐久性)试验。试验前，电动燃油泵必须经过经过温度循环试验。试验时，将电动燃油泵安装在一个试验箱内，使初滤器和泵壳的一半被试验液浸没。在室温或23℃±3℃范围内，采用12V±0.5V试验电压或设计额定电压，95#无铅汽油和220kPa±10美国德尔福T-11电动燃油泵总成外形图表1电动燃油泵的输油性能电喷摩托车电喷系统关键部件、元器件的结构原理与检修文_徐专政  本田125直接安装在油箱中的电动燃油泵812012学校b)按安装方式分类可分为外置式和内置式2种。外置式安装在燃油箱外的输油管路中，内置式安装在燃油箱内（见图2）,不占用摩托车极其有限的空间,安装使用均非常方便。目前绝多数摩托车普遍采用内置式，只有极少数老式超大排量摩托车（如川崎Z1000）采用外置式燃油泵。与外置式燃油泵相比，内置式燃油泵不易产生气阻和泄漏，有利于燃油输送和电动机的冷却，且噪声较低。4、电动燃油泵的基本结构与功用图4是常见电动燃油泵的结构图，主要由永磁直流电动机、油泵、限压阀、单向阀、外壳和过滤器等6部件组成。b)按安装方式分类可分为外置式和内置式2种。外置式安装在燃油箱外的输油管路中，内置式安装在燃油箱内（见图2）,不占用摩托车极其有限的空间,安装使用均非常方便。目前绝多数摩托车普遍采用内置式，只有极少数老式超大排量摩托车（如川崎Z1000）采用外置式燃油泵。与外置式燃油泵相比，内置式燃油泵不易产生气阻和泄漏，有利于燃油输送和电动机的冷却，且噪声较低。4、电动燃油泵的基本结构与功用图4是常见电动燃油泵的结构图，主要由永磁直流电动机、油泵、限压阀、单向阀、外壳和过滤器等6部件组成。（1）永磁电动机永磁电动机的主要功用是按照电脑ECU的指令运转，带动油泵工作，为电磁喷油器提供压力油。主要由固定在外壳上的永久磁铁kPa的试验压力，给电动燃油泵加载，试验时间为1000h；试验周期为开15min，关30s。经过1000h正常运行后，电动燃油泵流量不低于额定值的80%。（2）总体结构要求a）结构简单、紧凑，体积小，质量轻；且必须以独立的集成模块式供货，便于包装运输，便于安装在中小排量摩托车燃油箱内。为包装、运输、装配提供极大的方便性、灵活性。b）耗电量要小，工作电流＜1.8A，能在8～16V的范围可靠工作，以减少摩托车主要耗电部件的功耗，提高行驶可靠性。c)启动快捷，供油压力稳定，对于250～300kPa的供油系统，规定压力误差值为0-10kPa，流量误差＜10%。d)燃油不泄漏、不回流。e)散热性能好，无气阻、无HC蒸发排放。f)具有燃油液面传感器，防止燃油液面过低，而导致油泵工作时无法导热损坏。g)耐腐蚀性能强。h)具有防射频干扰RFI（Radiofrequencyinterference）能力，以提高电控精度。j)噪声低。2、电动燃油泵结构参数的确定电动燃油泵的结构参数主要决定于燃油系的供油量，供油量则取决于供油系的循环油量，而循环油量又因电喷系统的种类、结构、性能不同而不同，例如喷油压力、系统种类、控制方式等都是影响因素。以低压喷射（也称进气歧管喷射）为例，燃油泵的功用是向喷油器提供油压高于进气歧管压力(250～300kPa)的燃油，因为燃油是从油箱内泵出，经压缩或动量转换将油压提高后，再经输油管送到喷油器，所以燃油泵的最高输出压力需要450～600kPa，其供油量比发动机最大耗油量大得多，多余的燃油则从回油管返回燃油箱。电动燃油泵设计供油量大于发动机耗油量的目的有2个：一是防止发动机供油不足；二是燃油流动量增大可以散发供油系统的热量，从而防止油路产生气阻。从理论上讲，系统油压越高，泵油量越大；油泵电源压力越高，油泵转速就越高，泵油量也越大。因此，为确保电喷摩托车在各种行驶工况下都具有固定的输油压力，供油量应该比发动机要求的实际最大喷油量大2～3倍。摩托车流量范围一般为5～30kg/h（250kPa汽油燃料）。3、电动燃油泵的分类目前，电动燃油泵主要按结构形式和安装方式2种方法进行分类。a)按结构形式分类可分为滚柱式、转子式、叶片式、涡轮式和侧槽式5种。目前常用的有滚柱式、转子式和叶片式3种；较为先进的有叶片式、涡轮式和侧槽式3种。电动燃油泵运行噪音试验布置示意图常见电动燃油泵的基本结构822012学校和产生电磁力矩的电枢以及安装在外壳上的电刷装置等组成。电刷与电枢上的换向器相接触，其引线连接在外壳的接线柱上。油泵工作时，燃油流经燃油泵内部，对永磁电机的电枢起冷却作用，由于电动机浸泡在燃油中，没有空气，燃油泵工作时，不会发生着火事故。（2）油泵油泵的主要功用是从进油口吸入燃油，经加压后，从出油口压出，为电磁喷油器提供压力油；另一功用是为永磁电动机提供散热冷却用燃油，防止电机工作时温度过高而烧毁。油泵的结构型式有滚柱式、叶片式、转子式、涡轮式和侧槽式5种，各具特色，将在第4章全面介绍。目前超大排量车应用较多的有滚柱式、叶片式、转子式3种；较为先进的有叶片式、涡轮式和侧槽式3种，如世界一流的汽车电子与交通系统供应商美国德尔福（Delphi）生产的T-11电子燃油泵采用就是涡轮泵和侧槽泵（早期产品为叶片式）。（3）限压阀限压阀也称安全阀，其功用是为了避免燃油管路阻塞时，油压过分升高，而造成油管破裂或燃油泵损坏的现象。当电动燃油泵中的燃油压力超过规定值（一般为320kPa）时，油压克服限压阀弹簧的压力，打开限压阀，部分燃油返回至进油腔一侧，使油压不致过高而导致无法正常工作，甚至于停机等故障。（4）单向阀单向阀的功用是始终保持系统的油压在一定范围内（一般为250～300kPa），防止燃油回流。当油泵内压力超过单向阀处弹簧压力时，燃油便从出油口经输油管泵入供油总管，再分配给各个喷油器。当油泵停止工作时，在油泵出口单向阀处弹簧压力作用下，单向阀将阻止汽油回流，使供油系统中保存的燃油具有一定压力，以便下次发动机再次启动。（5）外壳外壳顾名思义是用来安装、固定和密封永磁电机及油泵等部件的。燃油泵外壳两端卷边铆接固化，使其成为一个不可拆卸的总成。因此，电动燃油泵一般不可分解修理，一旦损坏，只能整体更换。（6）燃油滤清器燃油滤清器的功用是过滤油路中的氧化铁、粉尘等固体夹杂物，防止油路堵塞，保护易受污染、堵塞而失效的燃油泵，减少机械磨损。因此，燃油过滤器对保持系统正常工作状态起着重要作用，对其要求也较为苛刻，应具有体积小、质量小、过滤效率高、寿命长、压力损失小、耐压高等。为减少压力损失，延长使用寿命，过滤器一般安装在燃油泵前的低压油路中，也有安装在燃油泵后的高压油路的情况，设计时必须考虑滤芯的耐压性能。5、各种电动燃油泵的结构特点与工作原理(1)滚柱式滚柱式电动燃油泵主要由泵转子、泵体和滚柱组成，结构如图5所示。电动机的电枢轴较长，泵转子偏心地压装在电枢轴上，随电机一同转动。泵转子周围制有齿缺，滚柱安放在齿缺与泵体之间的空腔内。泵体用螺钉固定在一起，安放在泵壳内，泵体侧制有进油口和出油口。泵转子与泵体的径向和轴向都制有很小的间隙，以便泵转子能够灵活转动。滚柱式电动燃油泵主要由泵转子、泵体和滚柱组成，结构如图5所示。电动机的电枢轴较长，泵转子偏心地压装在电枢轴上，随电机一同转动。泵转子周围制有齿缺，滚柱安放在齿缺与泵体之间的空腔内。泵体用螺钉固定在一起，安放在泵壳内，泵体侧制有进油口和出油口。泵转子与泵体的径向和轴向都制有很小的间隙，以便泵转子能够灵活转动。滚柱式电动燃油泵的工作原理是利用容积变化来输送燃油的。当电枢旋转时，泵转子随之一同旋转，泵转子齿缺内的滚柱在离心力的作用下，就会紧压在泵体内表面上并随泵转子旋转而产生滑转，在2个相邻滚柱以及泵转子和泵体之间便形成一个密封的腔室。由于泵转子偏心安装在电枢轴上，因此当泵转子旋转时，密封腔室的容积就会发生变化。在密封腔室容积增大一侧设有进油口，在容积减小一侧的泵体侧设有出油口。这样，在泵转子旋转过程中，泵体进油口处腔室的容积不断增大，形成低压油腔，将燃油吸入泵体，而泵体出油口处腔室的容积不断减小，形成高压油腔，从而将燃油压出泵体流向电动机，使电动机得到冷却。当电枢周围泵壳内的燃油增多，油压高于燃油泵出油口单向阀弹簧的压力时，燃油便从出油口经输油管输送到喷油器。滚柱泵在无燃油而油泵旋转时，因转子上的滚柱与壳体内壁无法密封，因而不会产生吸力造成冷却不良而烧毁的现象发生。(2)转子式转子式电动燃油泵也称齿轮泵，其结构特点如图6所示，主要由内转子（内齿轮）、外转子（外齿轮）和泵体组成。内、外转子是转子泵极为重要的关键件，一般均采用中碳钢（例如45号钢）制造。加工前，通常都要进行调质热处理,硬度达到滚柱式电动燃油泵的结构832012学校图7是转子泵的工作过程图。当转子泵顺时针方向旋转时，则从a到b，油泵右侧的空间不断扩大，而油泵体右侧开有一进油口，所以燃油就会被不断地吸入这些空间；从b到c，油泵左侧空间不断缩小，而在左侧恰好开有一出油口，因此燃油就被不断地压出。转子泵与滚柱泵相比，在相同外形尺寸下，泵油腔室的数目（等于齿数）较多，因此，输出的油压比较均匀，十分适合超大排量摩托车使用。(3)叶片式滚柱式电动燃油泵泵油压力脉动大、运转噪声大、使用寿命短。目前，电控发动机燃油喷射系统趋向于采用平板叶片式电动燃油泵，简称叶片泵，其结构与滚柱式电动燃油泵相似，如图8所示，主要由平板叶片转子与泵体组成。叶片泵与滚柱泵不同的是其转子是一块圆形平板，在平板的圆周上制有小槽，叶片上的小槽与泵体之间的空间便形成泵油腔室。当燃油泵电动机运转时，电机轴带动油泵转子一同旋转。由于转子转速较高，因此在叶片小槽与泵体进油口之间就会产生真空。当叶片小槽转到进油口处时，在真空吸力的作用下，燃油被吸入泵体内；当叶片小槽转到油泵出油口处时，在离心力和燃油压力的共同作用下，燃油便从出油口压出流向电动机。叶片泵出燃油越多，电机壳体内的燃油压