電子燃油泵的性能研究

陳強，張永賀，范標，穆海寧，馬國祥

（1.安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，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1，張永賀2，范標1，穆海寧1，馬國祥1

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

文章簡述了機械調壓式有刷電子燃油泵的結構和工作原理，闡述了其主要性能指標和各子部件的作用，以某一電子燃油泵為實例通過試驗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之間的關系。

電子燃油泵；有刷泵芯；性能指標

前言

燃油泵總成是整車供油系統的核心部件之一，電動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動機噴油系統供油[1]。隨著電噴系統在汽油發動機上的普及，電子燃油泵總成的應用也越來越多。按照調壓型式的不同，電子燃油泵可分為機械調壓燃油泵[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]。現階段，市場上大多采用機械調壓式的直流有刷電子燃油泵，本文也主要針對機械調壓式的直流有刷電子燃油泵（下文簡稱燃油泵）的性能進行研究。

1 電子燃油泵簡介

1.1 燃油泵結構

如圖1所示，燃油泵一般由法蘭、回油管、進油管、泵芯、調壓閥、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油液吸取并以一定壓力通過進油管泵出輸送到發動機。泵芯出油端口泵出的油液壓力大于發動機需求壓力，流量也大于發動機需求流量，油液一部分通過發動機噴油系統供給發動機工作，另一部分會通過回油管經過調壓閥、噴射泵留回底桶。

在這個過程中，泵芯的作用將底桶中的油液以一定壓力運送至發動機；調壓閥在系統中的作用是穩定發動機的噴油壓力，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；底桶的作用是在儲存噴射泵從油箱中運送的油液。

圖1 燃油泵結構示意圖

1.2 燃油泵性能指標

燃油泵的性能指標主要體現在整車電源電壓和滿足發動機需求壓力條件下的電流、流量、效率的表現。

燃油泵的供電電壓直接確認為整車電池電壓[1]，一般乘用車的標準供電電壓為直流12V，實際使用中在10V~14V波動。

發動機需求壓力保證主要通過燃油泵的調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 調壓閥的打開壓力。自然吸氣汽油發動機和一般的渦輪增壓發動機需求壓力多在300kPa~450kPa之間，而缸內直噴汽油發動機需求壓力多在500kPa~600kPa之間。很多廠家會將調壓閥進行系列化設計然后根據不同的需求進行選型從而節約成本。

泵芯的流量要能夠滿足發動機最大燃油消耗率的使用要求同時確保噴射泵正常工作。噴射泵根據虹吸孔孔徑和結構的不同一般需要 20L/h~25L/h不等的流量方能確保正常工作，同時考慮到有刷燃油泵性能存在衰減，一般預留20%性能。因此，泵芯流量可以按照式(1)進行計算：

式中，Qe是泵芯在12V電壓、發動機需求壓力條件下的最小流量，L/h；Pe是發動機額定工況的功率，kw；be是發動機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；

電流是電氣部件設計的重要指標，可以直接測量。效率是反映燃油泵將電能轉化為壓力能和流量能效果的重要指標，其計算可以按照式(2)進行計算：

式中，Qe是燃油泵效率；p是發動機需求壓力，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系。

2.1 電壓、壓力與流量的關系

圖2是電壓、壓力與流量關系圖。從圖中可知，燃油泵供電電壓不變的情況下，泵芯流量會隨著發動機需求壓力升高而降低，呈線性負相關關系；在發動機需求壓力不變的情況下，泵芯流量會隨著燃油泵供電電壓升高而升高，呈線性正相關關系。

圖2 電壓、壓力與流量關系圖

2.2 電壓、壓力與電流的關系

圖3是電壓、壓力與電流關系圖。從圖中可知，燃油泵供電電壓不變的情況下，燃油泵電流會隨著發動機需求壓力升高而上升，呈線性正相關關系；在發動機需求壓力不變的情況下，燃油泵電流會隨著燃油泵供電電壓升高而升高，呈正相關關系。

圖3 電壓、壓力與電流關系圖

2.3 電壓、壓力與效率的關系

圖4是電壓、壓力與效率關系圖。從圖中可知，燃油泵供電電壓、發動機需求壓力與燃油泵效率呈現多元非線性關系。

圖4 電壓、壓力與效率關系圖

3 結論

經過對燃油泵的結構與重要指標理論分析，并通過試驗的方法總結出流量與壓力負相關，與流量正相關；電流與電壓、壓力正相關；效率與電壓、壓力呈現非線性關系。

[1] 石慶豐.對幾種電動汽油泵控制電路的分析比較[J]. 農業裝備與車輛工程,2008,(07):62-65.

[2] 嚴伯昌.車用電動燃油泵概述（一）[J].汽車運用,2008,(03):30-33.

[3] 漆杰,殷紅敏,陳強等.一種按需供油系統設計和驗證的研究[J].農業裝備與車輛工程,2016,54(1):59-61.

[4] 韓韜,張亮.汽車電動燃油泵用直流電動機換向研究[J],微特電機,2009,37(08):6-8.

[5] 符欲梅,戚晉,昝昕武.汽車電子燃油泵中無刷無位置傳感器直流電機控制研究[J].微特電機,2016,35(02):33-38.

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，碩士，工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，主要從事燃油系統和冷卻系統的設計研究工作。