汽车电动燃油泵失效模式分析
汽车电动燃油泵失效模式分析
0引言
汽车电动燃油泵是汽车发动机电控燃油喷射系统的执行部件，承担着向汽车发动机输送压力稳定、流量恒定燃油的作用。汽车电动燃油泵发生故障，将直接影响发动机的正常运转，使汽车不能正常行驶。
1概述
汽车电动燃油泵的安装方式分为油箱内置式和油箱外置式。油箱外置式是用支架将燃油泵固定在车体，适用于噪音要求不高的车辆。油箱内置式是用支架将燃油泵固定在油箱内，降低噪音，避免燃油泄漏和发生气阻。目前大部分汽车采用油箱内置式。
本文主要介绍涡轮式电动燃油泵（下称电动燃油泵）。由于其具有泵油量大、流量恒定、压力波动小、质量轻、噪音小、使用寿命较长、工作可靠的特点，内置于油箱中时其噪音较小，因此国内乘用车大量使用。
电动燃油泵主要出现无燃油供应，泵油压力不足，供油压力偏低、供油量不足，输油管路无残余压力，供油不足时燃油泵发出尖叫声等失效模式，造成发动机不能正常运行，车辆不能正常行驶。
2电动燃油泵结构及工作原理
汽车电动燃油泵由泵体（进油板、叶轮、出油板）、永磁电动机（磁钢、磁钢弹簧、电枢、碳刷支架组件、支撑罩组件）、泵壳等三个部分组成。永磁电动机通电后带动泵体旋转，将燃油从进油口吸入，流经电动燃油泵的内部，再从出油口流出，给燃油系统输送压力油。燃油流经电动燃油泵内部，对永磁电动机的电枢起到冷却作用。如图1所示。
图1电动燃油泵结构图
汽车电动燃油泵的电动机部分包括固定在外壳上的永久磁铁和产生电磁力矩的电枢以及安装在外壳上的碳刷装置。碳刷与电枢上的换向器接触，其引线接到碳刷支架的插片上，将控制电动燃油泵的电压引到电枢绕组上。电动燃油泵的泵壳两端卷边铆紧，使各部件组装成一个不可拆卸总成。燃油泵的附加功能由安全阀和单向阀完成，安全阀（主要由钢珠、弹簧和垫片组成，如图2所示）可以避免燃油管路阻塞时压力过分升高，造成油管破裂、漏油或燃油泵损坏。单向阀（主要由阀芯、弹簧和阀架组成，如图3所示）的设置是为了燃油泵停止工作时密封油路，使燃油系统保持一定的
残余压力，以便发动机下次启动容易。
图2安全阀的主要零件
图3单向阀的主要零件
汽车电动燃油泵安装在油箱内，油箱的底壳上有局部下陷构成的油池。油泵工作时从油池中吸油，出油口经过输油管穿过油箱盖与外部供油管路连接。
3汽车电动燃油泵失效模式分析
3.1无燃油供应
汽车正常行驶后停车后，再次发动汽车无法启动，没有听到电动燃油泵发出的“嗡嗡”声，无燃油供应。出现这样的现象，表明电动燃油泵没有工作。
电动燃油泵的失效模式有：
一是燃油泵的电源插头松动或连接导线断开，造成燃油泵不能工作；二是碳刷上的引线被大电流熔断，永磁电动机无电不工作；
三是碳刷磨损不能接触到电枢的换向器表面，永磁电动机无电不工作；四是换向器表面磨损使碳刷不能接触其表面，永磁电动机无电不工作；五是碳刷与换向器接触面之间有沥青状物质附着，永磁电动机无电不工作；
六是铜换向器表面形成了氧化铜导致绝缘，永磁电动机无电不工作；七是燃油泵长时间高温高负荷工作，燃油泵烧坏；
八是单向阀的阀芯被粘住，电动燃油泵虽工作但不泵油；
九是单向阀卡滞在关闭位置，出油口被堵塞，电动燃油泵虽工作但不泵油；
十是安全阀弹簧断裂并卡住在开放位置，泵出的燃油经安全阀流回油箱；
十一是燃油泵的进油滤网完全堵塞，电动燃油泵虽工作，但不泵油。
3.2泵油压力不足
启动发动机时比较困难，行驶过程中感觉动力不足，加速性能不良。出现这样的情况，表明电动燃油泵磨损。
电动燃油泵的失效模式有：
一是碳刷和换向器表面都有不同程度的磨损，二者接触面积较少；二是碳刷上的压紧弹簧出现塑性变形，导致碳刷与换向器表面的接触时好时坏；
三是处于进油板和出油板之间的叶轮出现磨损，导致泵油量减少。
3.3供油压力偏低、供油量不足
汽车发动机运转不平稳或者发动机不能正常运转，汽车行驶过程中发动机加速不良或发动机无力。出现这样的情况，表明电动燃油泵附加的安全阀或单向阀出现问题。
电动燃油泵的失效模式有：
一是安全阀在低压状态下不处于常闭状态，燃油从安全阀孔中流回油箱，表现为供油压力偏低、供油量不足；
二是安全阀的弹簧出现塑性变形后失效，在燃油泵内部建立压力的过程中，燃油从安全阀孔中溢回油箱，表现为供油压力偏低、供油量不足；
三是安全阀阀体锥面形状不规则，在弹簧的作用下，钢球无法紧压在锥面而形成密封，在燃油泵内部建立压力的过程中，燃油从安全阀孔中溢出回油箱，表现为供油压力偏低、供油量不足；
四是单向阀阀芯的半圆球橡胶体在甲醇汽油中出现溶胀现象，造成其膨胀，橡胶体堵塞单向阀，造成燃油泵无法正常泵油，表现为供油不足。
3.4输油管路无残余压力
汽车正常行驶熄火停放一段时间后，发动机无法正常启动。出现这样的情况，表面燃油泵单向阀失效不能正常关闭，造成输油管路无残余压力，导致发动机无法正常启动。
电动燃油泵的失效模式有：
一是单向阀的阀体锥面形状不规则，在回油压力和弹簧的作用下，阀芯的半圆球无法紧压在锥面而形成密封，单向阀反向泄漏，燃油泄漏回油泵内部再返回油箱，使输油管路无法保持残余压力
二是单向阀阀芯的半圆球与阀体锥面的密封部位有异物（如图4示），单向阀关闭不严，造成燃油泵停止工作后单向阀反向泄漏，使输油管路无
法保持残余压力。
图4阀芯的半圆球粘有异物
三是单向阀阀芯的半圆球橡胶体在甲醇汽油中出现溶胀现象，造成其不规则膨胀，单向阀不能完全密封，出现单向阀反向泄漏，使输油管路无法保持残余压力。
3.5供油不足时燃油泵发出尖叫声
当发动机正常运转后，当加大油门时，出现高速踹转、无高速、加速不良的现象，在发动机处于怠速时，出现怠速不稳，发动机转速忽高忽低。表明供油不足，在静音状况下可以听到燃油泵发出尖叫声。
电动燃油泵的失效模式有：
一是燃油泵的进油滤网堵塞，造成进入燃油泵内部的燃油量不足，使泵体（进油板、叶轮和出油板）在工作时出现不能全负荷工作的状况，造成燃油泵供油不足并出现尖叫声；
二是当泵体零件之间的间隙不满足规定要求时，也就是叶轮的两个平面、进油板的内平面、出油板的内平面出现凸起、倾斜或夹杂有异物时，叶轮在进油板和进油板旋转的速度慢，使燃油泵出油量少，造成供油不足并出现尖叫声。
4结束语
汽车电动燃油泵是汽车发动机电控燃油喷射系统的供油系统的重要元件，其能否正常工作直接影响着发动机能否正常运转，影响着汽车的行驶性能。作者较为详细的介绍了电动燃油泵出现的失效模式，分析了造成失效的原因，为汽车电动燃油泵的设计开发、生产和维修提供了参考。希望汽车驾驶员不要在出现油位报警时才给油箱加油，避免油泵长时间得不到降温而损坏；注意油品质量，降低电动燃油泵出现失效的机会。参考文献：
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社，1997
【2】龚瑞庚.汽车汽油机电子控制装置故障诊断与维修.北京：人民交通出
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【4】姚国辉.汽车燃油泵故障诊断与排除.《科技信息》：2013（4）
【5】李明诚.电动燃油泵的维护与检测.《内燃机》：2005（3）
作者简介：
王继锁（1963—），男，大学本科，工学学士，工程师，长期从事电动燃油泵及其总成的设计和过程开发、质量控制以及持续改进。
工作单位：西安昆仑汽车电子有限公司
单位地址：陕西省西安市新城区幸福北路67号
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