车用新型高效节能汽油泵总成的开发

王跃进,姜振献

(1.广州城建职业学院，广东广州 510925；2.广州竞标汽车零件制造有限公司，广东广州 510876)



车用新型高效节能汽油泵总成的开发

王跃进1,姜振献2

(1.广州城建职业学院，广东广州 510925；2.广州竞标汽车零件制造有限公司，广东广州 510876)

摘要：汽油泵是汽车燃油喷射系统中的核心动力部件。它承担着把燃油吸出、加压并输送到气缸供之燃烧的重任。其工作性能和质量可靠性直接关系着发动机的运行状况，并进而影响到整个汽车的行驶性能。但这项高科技产品由于结构复杂、零部件制造精度高、材料和工艺加工要求严格等，多年来一直为欧美国家所垄断。文中论述了一种在驱动电机中采用不对称定子来降低油泵脉动和冲击、提高能量转换率的新型汽油泵。该产品经一汽、比亚迪等使用后已逐步替代进口产品。

关键词：汽车；高效节能；汽油泵

0引言

自1886年汽车诞生以来，作为现代工业化的龙头，汽车百年来的发展一直深刻影响着人类文明的进程，汽车产业的规模在国民经济中越来越起着举足轻重的地位。作为汽车重要部件的燃油供给系统,也经历了由最初依靠虹吸作用的机械式化油器到现代自动控制电喷燃油喷射系统的嬗变。

近年来，随着计算机和电子技术的飞速发展，汽车上采用的电子控制燃油喷射系统(Electronic Fuel Injection，简称电喷)不但早已取代了传统化油器的供油装置，而且在减少发动机排放、省油、环保等方面日益发挥着越来越巨大的作用。而在EFI中，汽油泵是其核心的动力喷油部件。其作用是把燃油从油箱中吸出，经滤清器过滤后通过管路输送到发动机的气缸内，再与空气混合燃烧产生强大气流，推动活塞工作。

目前轿车供油系统中大多数应用的叶轮式电动燃油泵是把油量浮子、指示装置、过滤网等附件组装成一套总成后，整体安装在汽油箱内。为保证发动机在不同工况下瞬息万变的燃烧效果和节能、雾化效果，电动燃油泵要求输出的压力要高、流量要大，反应要灵敏。同时它作为典型的机电一体化高科技环保节能产品，结构设计复杂、零部件制造精度高、材料和工艺加工难，因此多年来这一产品一直被国外厂家所垄断。如美国德尔福(Delphi)、德国Bosch和VDO、日本丰田TCR等已有几十年的燃油泵制造历史，其设计、生产和工艺都比较成熟，性能检测和质量标准完善，品种、规格齐全，但价格昂贵，主要的还是其性能参数与他们汽车的电喷系统相配套。而我国花费大量外汇进口的油泵，并不能与国产车型相匹配。这不仅造成资金的大量浪费，还使我国的车型开发被迫靠近国外的汽车标准，延缓和拖慢了自主品牌创新的步伐。

1EFI中汽油泵的作用

20世纪60年代起，随着全球汽车数量的增多，汽车废气排放与燃油消耗日益严重，迫使人们寻找一种减少污染、节约燃料的新技术去取代几十年来经多次改进已无计可施的化油器。 1967年，德国Bosch公司研制的D型电子控制汽油喷射装置(即EFI，见图1)，恰好实现了人们的这一理想。

EFI是以进气空气参数和汽车运转工况为依据，经电脑计算后确定出相应的汽油喷油量和时间，以确保气缸内的可燃混合气充分燃烧，使废气污染和油耗降到最低，并显著增加发动机的功率和扭矩。

在EFI中，电动汽油泵是其中一个重要的燃油供给部件。它需要根据电脑的指令，随时向发动机气缸提供不同流量和压力的汽油。在汽车上电动汽油泵通常和油量指示器、法兰连接件、储油筒等一起组成燃油泵总成装浸在汽车油箱中以减少噪声和泄漏。其内部则主要由泵体和直流电机所组成(图2)。直流电机通电时带动泵体旋转，泵体将燃油从进油口吸入，经过油泵内部加压后向燃油系统供油。因此直流电机作为动力部件对汽油泵的流量和压力的产生有着至关重要的作用。

2高效节能汽油泵的开发意义

电动汽油泵的结构不同，对汽车发动机的影响也各异。汽车排量、车体构造、安装空间、发动机的燃烧方式等对汽油泵的流量、压力、电流、电压、噪声等方面要求相差很大。一般来说，齿轮泵流量大压力高，但体积庞大；柱塞泵压力高但噪声也高，在高档轿车上使用就不合适；叶片泵体积小流量高但制造困难，没有高精度加工中心生产不了，况且出故障后，维修精度也难以达到原来要求。因此在轿车上常常采用的叶轮泵虽然结构简单、经济实用、体积也较小，但相对汽油流量、压力、电流、能量转换效率却无法满足汽车在超车、过载、加速等特殊工况下的综合性能要求。这也成为多年来困扰中国汽车燃油泵行业的主要问题，致使国内大部分外资、合资企业甚至自主品牌汽车厂每年都要花费大量资金从国外进口汽油泵。

3汽油泵的改进与完善

针对上述情况，某公司开展了数年的研究和实践，自主研制开发了“新型高效节能汽车电喷燃油泵总成”。 该项目主要通过对汽油泵电机结构的改进，改善了油泵的流量、压力、电流、噪声等综合性能，提高油泵的能量转换效率，从而达到高效节能的目的。

此项目的关键技术是采用了“不对称定子结构”。即将燃油泵内直流电机的磁瓦由传统的等厚定子改为与磁感应强度曲线相一致的不等厚结构，把两侧边的转子切入侧边磨薄，使之小于磁瓦的中部厚度(见图3)，这样在转子刚进入定子、磁力强度较小时，减少转子的换向阻力，改善了油泵的脉动和冲击，提高了传动效率、稳定性以及使噪声降低。

多次试验表明：当磁瓦一侧减料1.5 mm时，其效果达到最佳。表1是电机定子结构改进后油泵流量的测试结果，数据表明在同等电压、电流条件下，油泵流量传动效率提高了约15%以上。

4结论

改进后汽油泵总成经机械工业汽车零部件产品质量监督检测中心检测，增强了磁瓦剩磁和矫顽力，提高了油泵传动效率和减少了噪声，并使能耗下降10%左右。同时流量和压力的提高，进一步减少了汽油燃烧时产生的有害排放物。该公司生产的该项产品已取得多项专利，其成果获得广州市2014年科技进步三等奖(成果编码：GK13205 )。从一汽轿车股份有限公司和比亚迪汽车配套2年多的实践来看，主要的两项性能参数——电流和流量性能达到原有的进口国外产品技术参考指标。表2是这两项参数的对比。

目前这项技术存在的问题是：(1)磁瓦加工难度增加，生产成本会有所提高；(2)磁瓦双边磨薄对油泵性能的改善还有待于下一步的验证。

参考文献:

【1】GB/T 25984.1-2010 汽车电动燃油泵：第1部分:有刷电动燃油泵[S].

【2】朱玉平.电动汽油泵的检测[J].汽车零部件，2012(8):58.

【3】钱人一.现代汽车发动机电子控制[M].上海:上海交通大学出版社，2004.

Development of the New Efficient and Energy-saving Automotive EFP

WANG Yuejin1, JIANG Zhenxian2

(1.Guangzhou City Construction College,Guangzhou Guangdong 510925,China;2.Guangzhou CAMPIU Automobile Parts Co., Ltd,Guangzhou Guangdong 510876,China)

Keywords:Automobile; Efficient and energy-saving; Fuel pump

Abstract:The electric fuel pump (EFP) is an important dynamical component of automotive electric fuel injection (EFI) system. It is used in engines with task of fuel injection to pump fuel from the gas tank into the engine cylinder with pressure. Its working performance, quality and reliablity are directly related to operation status of the engine, and further influences the driving performance of the automobile. But due to the high tech product having complicated structure, high precision in manufacturing of parts, strict requirement in material and machining technology, it is always monopolized by America and Europe countries for many years. A new asymmetric magnetic tile structure of stator used for driving motor in automobile fuel pump with efficient and energy-saving and reducing shock and pulsation was discussed. After application of the product in FAW and BYD, import products are replaced gradually.

收稿日期：2015-12-15

作者简介：王跃进(1958—)，男，硕士研究生，高级工程师，中国汽车工程学会会员，研究方向为汽车发动机结构。E-mial：675424620@qq.com。

中图分类号:U464.136+.1

文献标志码：B

文章编号：1674-1986(2016)03-040-03