燃油系统的介绍-20090210

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FUEL SYSTEM 汽油机燃油系统的介绍

Name 彭学文

Date

20090220

Content

目录

1. 汽油机供油系统

2. 燃油箱的介绍

3. 电动燃油泵的介绍

4. 燃油压力调节器

5. 燃油蒸发系统

6. 燃油管路

7. 滤清器

8. 燃油排放法规

汽油机供油系统---作用

1，储存一定量的燃油，保证汽车能持续行驶一定距离。（一般要求500Km 以

上）----燃油箱

2，在发动机启动后，为发动机提供足量的高压燃油。---电动燃油泵

3，对油箱中的燃油过滤后，将清洁的燃油提供给发动机---滤清器

4，当发动机的工况改变时，发动机的燃油需求量改变，油泵供给的油多于的返回

油箱。----回油系统

5，保证油箱压力在合理范围，并减少燃油系统中的燃油挥发到空气中污染空气。----燃油蒸发系统

汽油机供油系统---分类（按回油方式）

按照回油方式可将燃油系统分为：全回油管供油系统（长回油管供油系统），半回油供油系统（短回油管供油系统），无回油管供油系统；

1，全回油管供油系统：压力调节阀在发动机油轨上，主要通过油轨处的压力来判断是否回油。（现在的电控发动机很少使用）

2，半回油供油系统：压力调节阀在电动燃油泵上，通过供油管路中的压力来决定是否回油。

3，无回油管供油系统：压力调节阀在电动燃油泵上，电动燃油泵中有一个回油孔，当供油压力大于某一值时，电动燃油泵内部出现回油。（如下图卡罗拉电动

燃油泵泵心）

燃油泵自带

回油孔

燃油箱按照才材料分为金属燃油箱和塑料燃油箱。

随着塑料技术的发展，以前的金属燃油箱逐渐被塑料燃油箱代替。

塑料燃油箱的优点：1，重量轻，由于塑料的相对密度仅为金属的1/7左右，所以与同容积的金属燃油箱相比，重量可以降低1/3至一半左右。

2，二是造型随意由于制造塑料燃油箱的工艺方法与金属燃油箱不一样，采用一次吹塑成型，可以做成形状复杂的异形燃油箱。因此可以在汽车总体布置已经确定的情况下，使燃油箱形状迁就空间位置，充分利用底盘剩余的空间，使燃油箱容积扩大，提高燃油的存储量，增加汽车的行驶里程。

3，安全性高，不会爆炸，是金属油箱不能比拟的。金属油箱在发生火灾的时候很容易爆炸，危险性大。由于塑料油箱采用高分子聚乙烯材料制造，热传递性很低，仅为金属的1%。同时高分子聚乙烯具有弹性，发生碰撞与摩擦时不易产生火花。即使汽车不慎着火，塑料油箱着火软化，燃油常压流出，油箱不会因受热膨胀而爆炸。

4，耐腐蚀，强度好。高分子聚乙烯具有弹性，塑料油箱在-40--60°C 的情况下，仍有优良的抗冲击性能和其他机械性能。其抗冲击性能是金属油箱的2--4倍。而且高分子聚乙烯有很好的抗腐蚀性。

5，油箱渗油量小：多层复合性油箱的渗油量小于2g/24h。而以EVOH 为阻隔层的多层符合油箱的租渗油量甚至达到0.1g/24h

6，研发周期短，费用低。塑料油箱可实现主附件一体化，生产工艺简单，效率高。又因为塑料油箱回收利用率高，因此也能节省成本。塑料油箱的耐久性能优异，耐用寿命可能达

塑料油箱技术的发展

单层塑料油箱：单层塑料油箱主要采用内表面处理（主要有硫化，氟化，等离子体处理等方法）或者采用阻透聚合物合金材料的单层高阻隔技术的方式（Selar 技术）来改善塑料油箱的阻渗性。但是因阻渗性并不理想，无法达到越来越严格的法规要求，而渐渐被多层复合型油箱代替。

多层复合型油箱：及多层共挤吹塑技术油箱。主要是通过不同材料的不同功能层挤压吹塑而成的油箱：因为实现多层共挤，可以使每一层实现对应的功能，而提高油箱的各个性能要求，尤其是在保证油箱的机械性能的前提下大大提高油箱的阻渗性. 多层共挤吹塑油箱分为三层复合塑料油箱，五层复合塑料油箱，六层复合塑料油箱。其中以六层符合塑料油箱性能最好，也是现在塑料油箱中使用最广泛

的。

HDPE:高密度聚乙烯,油箱的基本材料。

改性PE：一般指经过改性后的聚乙烯，如LLDPE(低线性低密度聚乙烯)，主要起粘合作用的。EVOH:乙烯一乙烯醇共聚物,能很好的阻止燃油的渗露，是属于油箱的功能层。

1，温度要求：远离高温区，油箱和排气管最小距离，不加隔热板为200mm 以上，加隔热板为60mm 以上。

2，安全要求：油箱位置选择的时候，要考虑到对油箱的保护，油箱尽量布置在地板较高处的凹坑中，或者前面有防护（如横梁后面）的地方，油箱的最低处要求比油箱前面的突出物高。同时油箱最小离地间隙要比整车最小离地间隙高20mm 以上。如果油箱位置过低并在油箱前面没有防护的物体，油箱应增加合适的油箱护板。防止行驶过程中路面障碍物或者飞石的撞击损坏油箱。

3、间隙要求：油箱上表面和车身地板之间必须有一定的间隙，避免因为油箱的制造和装配误差导致油箱无法装配或者和其他零部件干涉。油箱上表面到地板之间最小间隙为8--15mm 。

4，碰撞实验要求：油箱的布置要满足汽车碰撞的相关要求。（GB ）

碰撞速度：50+-2km/h

碰撞过程中燃油装置无泄露，碰撞后前5min 燃油泄露速率不大于30g/min

油箱的容积分最大容积和额定容积

最大容积：指油箱中最多能加油的容积

额定容积：油箱的设计加油量，也即是加油到跳枪时加油容积。

对于汽油箱来说，油箱中必须有总容积的5%-10%的容积作为汽油蒸汽储存空间。如果没有这样的空间，油箱加满油后，汽油会直接进入炭罐，导致炭罐失效。因此一般来说，如果某车的油箱容积标为50L, 在加油站加油往往加油量能达到55L ，这不是加油站的计量器有水分。

额定容积的设定：根据发动机设定的百公里耗油量和要求的最小持续里程算出油箱的额定容积。

最大容积：额定容积+燃油蒸汽空间

绑带式：以适当数量的绑带将油箱固定在车身地板上，要求绑带有足够的数量和强度，对于油箱中心两侧的绑带到油箱的重心距离尽量相差不大。绑带式可以使油箱各处受力比较均匀。如果因为使用时间过长，使用路况较差，绑带损坏只需更换绑带即可，但绑带固定的油箱，在不好的路况上行驶会导致油箱窜动。罗栓螺栓直接固定：在油箱的边缘做出安装面设计螺栓的穿孔，直接用螺栓将油箱固定在车身地板上。这种固定方式最大的优点是可以给油箱较好的固定，防止油箱在汽车行驶过程中来回窜动，但是由于固定点在油箱的特征面上，应力比较集中，安装点容易疲劳损坏。当固定点因为受力过大损坏时，整个油箱都需要更换，增大了维修成本。同是因为安装面强度要求较高，使加工工艺难度增加

混合式：对于容积较大的油箱，为了保证油箱固定的强度和可靠性，最好采用既有螺栓直接固定，又有绑带固定的固定方式。这种混合式综合了绑带式集合了绑带式和螺栓直接固定的优点，比较可靠。

油箱的设计要注意以下几点：

1，油箱可装燃油容积要大于燃油额定容积5%-%10，作为储存燃油蒸汽的空间。

2、油箱的前后距离不易过大，避免上下坡的时候，燃油聚集在某一处，导致油箱无法供油，汽车熄火。同时油箱中不要出现油泵无法抽到油的地方。

3、油泵的位置尽量在油箱的中部，原因同（2）。

4、油箱与车身纵梁横梁等的间隙要大于30mm ，防止碰撞的时候，油箱受到挤压破坏。

5、油箱尽量和排气管不在一侧，如果无法避免，油箱与排气管之间最小距离要大于60mm ，并增加合适的隔热板。

6、油箱上的功能阀的功能和位置：

重力阀：重力阀要在油箱最上方，保证油箱加满后，蒸汽能从重力阀进入碳罐。加油单向阀：加油口位置尽量在油箱上方，保证油箱加油到额定容积。

加油通气阀：加油通气阀，连接加油通气管。此阀的管口被油液浸满后，加油枪跳枪，因此，加油通气阀的位置尽量在油箱上部，防止加油未达到额定容积时就跳枪。

电动燃油泵的介绍

（1）涡轮式电动燃油泵

结构：主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀组成。

原理：油泵电动机通电时，电动机驱动涡轮泵叶片旋转，由于离心力的作用，使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳，将燃油从进油室带往出油室。由于进油室的燃油不断增多，形成一定的真空度，将燃油从进油口吸入；而出油室燃油不断增多，燃油压力升高，当达到一定值时，顶开出油阀出油口输出。出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱，保持油路中有一定的压力，便于下次起动。

优点：泵油量大、泵油压力较高、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点。此外，由于不

需要消声器所以可以小型化，因此广泛的应用在轿车上。如捷达、本田雅阁

电动燃油泵的介绍

（2）滚拄式电动燃油泵

结构：主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。

原理：

当转子旋转时，位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下，紧压在泵体内表面上，对周围起密封作用，在相邻两个滚柱之间形成工作腔。在燃油泵运转过程中，工作腔转过出油口后，其容积不断增大，形成一定的真空度, 当转到与进油口连通时，将燃油吸入；而吸满燃油的工作腔转过进油口后，容

积不断减小，使燃油压力提高，受压燃油流过电动机，从出油口输出。

压力调节器有两种：

1

）通过燃油压力调节器将燃油压力控制在一个恒定的压力值

2）保证燃油压力和进气歧管里的绝对压力之差在一个恒定值。（250kPa ～300kPa

）

燃油蒸发系统---原理

1，作用：保持油箱中压力稳定，并将油箱中过多的汽油蒸汽吸收到炭罐中，发动机运行以后，利用进气歧管的真空度把炭罐中的蒸汽吸收到发动机后参与燃烧。2

，原理图

ORVR （Onboard Refueling Vapor Recovery）即车载加油挥发控制装置，是一种车辆排放控制系统，它能够收集加油过程中从油箱中挥发出来的燃油蒸气。该技术是美国EPA 在1994年推出以作为二级油气回收系统的一种替代选择。

美国在1998年开始实施，要求整个寿命期内车辆的加油过程中HC 的排放量必须控制在0.053g/L 这一限值内。

2000年以后所有美国销售的轿车必须加装ORVR 系统，而对于轻型卡车则在2006年开始加装ORVR

ORVR 系统的成本约为6～8美元，而每年车辆因加装ORVR 而节约的燃料费用大概为2～4美元

燃油蒸发系统

---ORVR

燃油蒸发系统---炭罐介绍

炭罐的形状各异，炭罐内装有对汽油吸附和脱附能力都很强的汽车专用活性炭。炭罐的结构分为：单腔式，双腔式或三腔式。单腔式结构简单，长细比较低，工作能力较低。双腔式或三腔式长细比较大，结构较复杂。活性炭相同容积下，工作能力提高20%至40%。

活性炭罐一般有三个接口：一个接双通阀接油箱，一个接炭罐电磁阀接发动机，一个通大气。通大气口因为是进气口，有时候还会增加一个空气过滤器。美日炭罐内部的脱附通路有时候还会增加阻尼器或者扰流器以降低油箱内的汽油蒸汽直接进入进气管影响空燃比和发动机转速的平稳性。

炭罐的性能要求（GB ）

a) 蒸汽贮存装置有效吸附率：有效吸附率应≥20％；

b) 蒸汽贮存装置脱附残存率：脱附残存率应≤14％；

c) 蒸汽贮存装置工作能力：工作能力应≥5.5g/100ml。

燃油蒸发系统---炭罐容积计算

（1）日常放置时油气的蒸发需活性炭的容积：

V 炭1=δV 油箱η1ΔT/ V /λ

δ—储备系数，取1.1；

V —0.4m 3（油气）/kg（汽油）；

λ—活性炭的密度

ΔT—平均每天气温变化量

η—每℃变化的蒸发损耗率取；

（2）在不采用密闭装卸加油系统，加油时油气的蒸发需活性炭的容积：

V 炭2=δρV 油箱η2/λ

V 炭= V炭1+ V炭2

燃油蒸发系统---炭罐容积计算

1、位置要求:碳罐要求比油箱最高液面要高，防止油箱中加油过满而且压力过大的情况下，燃油箱中的油液直接进入碳罐，使碳罐失效。

2、温度要求：因为碳罐是吸收燃油蒸汽的，因此环境温度过高会，对碳罐的性能有一定的影响。碳罐尽量不要放在温度过高的区域（以前碳罐很多放在机舱内，但是随着环保法规对碳罐要求越来越高，碳罐尽量不放在发动机舱。）碳罐禁止放在离排气管较近的地方。另外，碳罐不能放在经常会被阳光照射和雨水淋湿的地方。

3、安全要求：碳罐要布置在碰撞时变形区域较小的地方，碳罐周围不要有尖锐的突出物，防止在碰撞的时候破裂而导致燃油泄漏。

4、安装要求：碳罐的安装要求牢固可靠，防止碳罐在整车颠簸的情况下晃动甚至脱落。

5、维修方便性：对于国内现有的碳罐，两万公里就会实效，因此要对碳罐进行更换，碳罐的布置要考虑到其维修方便性，使碳罐装卸简便。

按材料分为：钢管和尼龙管以及橡胶管。

按照成型方式分为：成型管和软管。

成型管设计要符合加工要求，由于成型管是弯曲成型的，因此成型管的相邻的两段在一个平面内。而软管的中心线则是自由曲线。对于有插接头的尼龙管，尼龙管和接头重合长度为20mm 以上，并且再预留20mm 以上的直段长度

尼龙管分单层尼龙管和多层尼龙管。多层尼龙管因为其性能较好，而且有很好的

防渗性能，因此现在的燃油管路普遍采用多层尼龙管。

1）避开高温区域。---对于尼龙的燃油管路，最高温度不得大于90°C 。因此要避开排气管等发热物体。

2）避开碰撞变形大的区域--要布置在碰撞时变形区域较小的地方，碳罐周围不要有尖锐的突出物，防止在碰撞的时候破裂而导致燃油泄漏。

3）避开飞石打击的区域。

4）管路要有适当的管夹固定，管夹与车身之间的固定要牢固。尼龙管相对钢管较软，因此固顶管夹的间距要更小

5）管路尽量简单笔直。在设计的时候要避免出现急转弯，防止管子变形，影响书

有能力。

3、燃油滤清器

燃油滤清器串联在供油管路上。它的作用是在燃油进入燃油导轨之前把含在油中的水分和氧化铁、粉尘等杂物除去，防止燃油系统堵塞(特别是喷油器处) ，确保发动机稳定运行，提高可靠性。燃油滤清器的具体结构见图

燃油滤清器为一次性使用零件，燃油滤清器阻塞会导致供油压力和供油不足，影响发动机的动力性。一般每行驶3～4万km ，或每两个二级维护作业周期更换一

次燃油滤清器。若使用的燃油含杂质较多时应缩短更换周期。

汽油车燃油蒸发污染物是指整个车辆(包括燃油系统、内饰材料、喷漆、轮胎

等) 挥发出来的碳氢化合物污染物总量。下面以美国加州LEV Ⅱ（3天昼夜换气＋1小时热浸试验，0.5克/

测试）标准为例说明整车蒸发排放的构成

欧V 蒸发法规标准相对于欧Ⅲ、Ⅳ法规没变化，奇瑞公司现有的主要车型蒸发排放都能满足标准要求

EPA 、CARB 的蒸发排放法规相对于欧V 蒸发法规标准更加严格，试验条件更加苛刻，标准限制不在一个数量等级，燃油系统、内外饰等零部件都需要进一步优化。