电子燃油泵的性能研究

陈强，张永贺，范标，穆海宁，马国祥

（1.安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601；2.合肥锦佳汽车部件有限公司，安徽 合肥 230601）

电子燃油泵的性能研究

陈强1，张永贺2，范标1，穆海宁1，马国祥1

（1.安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601；2.合肥锦佳汽车部件有限公司，安徽 合肥 230601）

文章简述了机械调压式有刷电子燃油泵的结构和工作原理，阐述了其主要性能指标和各子部件的作用，以某一电子燃油泵为实例通过试验的方法研究了在电压、电流、压力、流量、效率等各主要功能指标之间的关系。

电子燃油泵；有刷泵芯；性能指标

前言

燃油泵总成是整车供油系统的核心部件之一，电动汽油泵的作用是将燃油从油箱中吸出，并以足够的泵油量和泵油压力向发动机喷油系统供油[1]。随着电喷系统在汽油发动机上的普及，电子燃油泵总成的应用也越来越多。按照调压型式的不同，电子燃油泵可分为机械调压燃油泵[2]和按需供油燃油泵[3]；按照泵芯换向方式可以分为直流有刷燃油泵[4]和直流无刷燃油泵[5]。现阶段，市场上大多采用机械调压式的直流有刷电子燃油泵，本文也主要针对机械调压式的直流有刷电子燃油泵（下文简称燃油泵）的性能进行研究。

1 电子燃油泵简介

1.1 燃油泵结构

如图1所示，燃油泵一般由法兰、回油管、进油管、泵芯、调压阀、底桶、喷射泵等部件组成。燃油泵的工作原理是燃油泵泵芯将底桶内油液吸取并以一定压力通过进油管泵出输送到发动机。泵芯出油端口泵出的油液压力大于发动机需求压力，流量也大于发动机需求流量，油液一部分通过发动机喷油系统供给发动机工作，另一部分会通过回油管经过调压阀、喷射泵留回底桶。

在这个过程中，泵芯的作用将底桶中的油液以一定压力运送至发动机；调压阀在系统中的作用是稳定发动机的喷油压力，将多余油液流回；喷射泵的作用是利用喷射泵回油的流量在底桶底部利用喷射的虹吸原理将油箱的油液运送到底桶保证在油箱低油位的情况下泵芯也能充分浸没在油液中；底桶的作用是在储存喷射泵从油箱中运送的油液。

图1 燃油泵结构示意图

1.2 燃油泵性能指标

燃油泵的性能指标主要体现在整车电源电压和满足发动机需求压力条件下的电流、流量、效率的表现。

燃油泵的供电电压直接确认为整车电池电压[1]，一般乘用车的标准供电电压为直流12V，实际使用中在10V~14V波动。

发动机需求压力保证主要通过燃油泵的调压阀的打开压力来控制，而为了保证供给压力满足需求，一般泵芯泵出的压力要大于 调压阀的打开压力。自然吸气汽油发动机和一般的涡轮增压发动机需求压力多在300kPa~450kPa之间，而缸内直喷汽油发动机需求压力多在500kPa~600kPa之间。很多厂家会将调压阀进行系列化设计然后根据不同的需求进行选型从而节约成本。

泵芯的流量要能够满足发动机最大燃油消耗率的使用要求同时确保喷射泵正常工作。喷射泵根据虹吸孔孔径和结构的不同一般需要 20L/h~25L/h不等的流量方能确保正常工作，同时考虑到有刷燃油泵性能存在衰减，一般预留20%性能。因此，泵芯流量可以按照式(1)进行计算：

式中，Qe是泵芯在12V电压、发动机需求压力条件下的最小流量，L/h；Pe是发动机额定工况的功率，kw；be是发动机额定工况的燃油消耗率，kg/kw.h；ρf是汽油密度，一般取 ρf=0.725kg/L；

电流是电气部件设计的重要指标，可以直接测量。效率是反映燃油泵将电能转化为压力能和流量能效果的重要指标，其计算可以按照式(2)进行计算：

式中，Qe是燃油泵效率；p是发动机需求压力，kPa；q是燃油泵泵芯输出流量，L/h；U是燃油泵的供电电压，V；I是燃油泵电流，A。

2 泵芯性能研究

以某燃油泵为例，通过试验方法分析掌握燃油泵电压、压力与电流、流量和效率之间的影响关系。

2.1 电压、压力与流量的关系

图2是电压、压力与流量关系图。从图中可知，燃油泵供电电压不变的情况下，泵芯流量会随着发动机需求压力升高而降低，呈线性负相关关系；在发动机需求压力不变的情况下，泵芯流量会随着燃油泵供电电压升高而升高，呈线性正相关关系。

图2 电压、压力与流量关系图

2.2 电压、压力与电流的关系

图3是电压、压力与电流关系图。从图中可知，燃油泵供电电压不变的情况下，燃油泵电流会随着发动机需求压力升高而上升，呈线性正相关关系；在发动机需求压力不变的情况下，燃油泵电流会随着燃油泵供电电压升高而升高，呈正相关关系。

图3 电压、压力与电流关系图

2.3 电压、压力与效率的关系

图4是电压、压力与效率关系图。从图中可知，燃油泵供电电压、发动机需求压力与燃油泵效率呈现多元非线性关系。

图4 电压、压力与效率关系图

3 结论

经过对燃油泵的结构与重要指标理论分析，并通过试验的方法总结出流量与压力负相关，与流量正相关；电流与电压、压力正相关；效率与电压、压力呈现非线性关系。

[1] 石庆丰.对几种电动汽油泵控制电路的分析比较[J]. 农业装备与车辆工程,2008,(07):62-65.

[2] 严伯昌.车用电动燃油泵概述（一）[J].汽车运用,2008,(03):30-33.

[3] 漆杰,殷红敏,陈强等.一种按需供油系统设计和验证的研究[J].农业装备与车辆工程,2016,54(1):59-61.

[4] 韩韬,张亮.汽车电动燃油泵用直流电动机换向研究[J],微特电机,2009,37(08):6-8.

[5] 符欲梅,戚晋,昝昕武.汽车电子燃油泵中无刷无位置传感器直流电机控制研究[J].微特电机,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

陈强，硕士，工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，主要从事燃油系统和冷却系统的设计研究工作。