汽车按需供给燃油泵关键技术的开发及应用 王晓豹 张传帮 苏裔仲 温州卓人汽车电控有限公司 浙江省瑞安市 325000 温州卓人汽车电控有限公司 浙江省瑞安市 325000 温州卓人汽车电控有限公司 浙江省苍南县 325000
摘要：近年来，随着汽车制造技术的日趋成熟，消费者对汽车NVH性能的要求也越来越高。车辆的燃油泵是燃油系统的重要组成部分，能够对储存在油箱中的燃油进行加压，并通过燃油管输送到燃烧发动机，为车辆提供能量。但是，怠速时燃油泵发出的噪音会影响客户对机器的感受。文章分析了油泵怠速噪音的原因，发现油泵怠速转速高、流量大是造成这个问题的根本原因，建议采用一体式油泵法兰控制器进行控制油泵转速和怠速输出流量达到降低油泵怠速噪音的目的，实车客观测试结果表明，该方案能有效改善汽车怠速噪音油泵。
关键词：汽车按需供给；燃油泵；关键技术；开发及应用
引言
汽车燃油输送系统的作用是在一定的压降下将清洁、雾化良好的燃油喷射到发动机的进气歧管或进气歧管中。 供油系统由油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、油管、喷油器、点火开关、油泵继电器、保险、电动发动机控制单元等组成。
1燃油系统的常见故障
1.
常见的油泵故障。燃油泵从油箱中吸取燃油，使油箱内形成一定的压力，使燃油克服管路的阻力。通过管路和汽油滤清器进入燃油喷射系统工作。燃油系统中燃油泵的常见故障如下：溢流阀泄漏或弹簧失效导致供油压力低，供油不足，导致发动机工作段平稳或不能工作，发动机加速不良，发动机弱点； 止回阀泄漏导致油路无法建立残压，导致发动机难以启动；堵塞进气滤清器，导致燃油泵尖叫供油不足，导致发动机转速高、不高速、加速不良、严重时怠速不良； 电动燃油泵开启，导致无燃油供应，导致发动机不运转； 燃油泵磨损会导致发动机启动困难、动力不足、加速不良； 燃油泵继电器、安全短路或断路可能导致燃油供应不足，导致发动机不运转。 (2)喷嘴故障。喷油器是电子燃油喷射系统的主要部件，常见的喷油器故障有以下几种：电动喷油器渗碳，电动喷油器堵塞会导致电动喷油器无法加注，或喷油量小，喷油雾化效果会变差，导致发动机功率降低，减速，怠速不稳定，容易熄火，发动机不能工作或不稳定； 关闭电磁线圈线路的连接点，导致电动喷油器不喷油，导致发动机运行不稳定或无法工作； 电动喷油器密封不良会导致电动喷油器漏油，
导致油耗增加，排气管爆裂，发动机难以启动，冒黑烟；在电动喷油器的气门孔处，形成喷油量减少，导致发动机运转不稳定，进气管突出，动力差，加速差；喷油器到ECU短路或断路，导致电动喷油器不喷油，导致发动机运行不稳定或不工作。
2故障诊断排查
(1)外观检查。对汽车进行外部检查，没有松动脱落，也没有渗漏的痕迹，这是正常的。
(2)基本检查。 ①电脑诊断，无故障码，电气控制部分正常。 ② 检查点火系统。检查盖板，无裂纹、漏水现象；拔出各缸分隔线，分别套上火花塞试火，火花强，无着火现象，点火系统正常。电动燃油泵电压测试。测量电动燃油泵电压大于12V，电压正常，控制电路没有故障。 ④检查供油压力。接上燃油压力表检查，启动汽车发动机，测得燃油压力：怠速油压185kPa，低于出厂标准值265kPa，断开液压调节器真空管，油压210kPa，低于出厂标准值324-343kPa .连接真空管，夹回回油管检查油压210kPa左右；熄火后液压表读数约为185kPa。从测得的油压数据来看，电动燃油泵和汽油滤清器肯定有故障，证实了初步判断的正确性。断开真空管内油压，液压调节器正常；熄火后，油路内的油压得以维持，油路内无漏油现象。而供油失败，导致混合蒸汽超载，燃烧时间延长，形变硬，加
速时油压低，无法承受转速，达不到最大功率输出。 ⑤ 拆解。他们拆下汽油滤清器，发现滤清器中有大量杂质，形成堵塞；拆下电子燃油泵检查，滤清器上有较多杂质堵塞；手摸油泵壳，感觉发烫，电动油泵发热，需要更换油泵。 ⑥修复处理。火花塞、空气滤清器已到更换期并已更换；油路有堵塞现象，进行油路清洗；更换电动燃油泵和汽油滤清器。
3油泵控制器设计
3.1控制器硬件设计
根据系统需求，兼顾功能需求及相关整车系统设计规则。控制器由铝壳顶盖、O型圈、PCB板、固定支架、底壳和连接板组成。控制器采用电机驱动模块控制大发热量油泵的输出，为满足控制器的冷却需要，控制器采用铝制外壳，在PCB发热部分贴上冷却胶。考虑到系统的功能、成本和可靠性要求，本文开发了油泵控制器PCB板的硬件设计。油泵控制器PCB板主要由MCU输入输出电路、PWM、驱动电路、电流传感器和温度传感器组成。 PWM信号处理电路可以将12V电信号处理为芯片识别的5V电信号，通过芯片内部的PWM输入驱动读取工作量和频率值。信号反馈电路通过 MCU 内部 I/O 驱动来驱动反馈电路，将 PWM 线拉低。控制器内部通过ADC驱动采集电流传感器、温度传感器、驱动端的电压
发动机冒黑烟值，实时监测驱动端的电流、温度、电压，满足诊断需求。电机驱动电路基于单极PWM调制控制油泵输出，通过油泵控制器内部MOSFET在一个周期内的导通时间，改变电机输出高频方波的工作负载，与电机两端的平均电压成正比：工作负载越大，介质电压越高，电机的转速就越高，从而控制油泵的转速，达到降低特殊模式下油泵的噪音。
3.2控制器策略及软件设计
为保证系统的可靠性和可靠性，控制器的运行分为正常模式和故障模式。在正常运行模式下，控制器根据接收到的发动机所需的燃料供应控制油泵的输出，反馈泵和控制器的状态给发动机控制模块以满足整车的运行。具有诊断功能，进行实时诊断，根据诊断结果启动故障模式，根据实际情况降低或关闭油泵输出，反馈故障，故障时是否恢复实时检测。
3.2.1 操作方式
在一定电流下，供油压力与电流、油泵输出电压相互影响，根据高压油泵油目标反馈值，调整PID参数，确定油泵控制器的输出工作负载值，可满足不同工况下高压油泵的需要。当PWM信号工作率为13%～92%时，输出的PWM信号工作率与其呈线性关系；当PWM输入
信号的工作比例为0或100%时，进入故障模式；当PWM信号的工作比例为92%～98%时，在油泵的输出端安装一个磁滞环来控制油泵的输出。
3.2.2故障模式
油泵控制器还具有诊断功能，自诊断初始化后，控制器仍需对油泵状态和控制器状态进行实时诊断。检测到故障后，反馈给发动机控制模块，发动机控制模块根据OBD排放故障的请求点亮组合仪表的发动机故障指示灯，提示用户油泵控制系统存在故障。当前车辆，同时存储该故障代码。油泵控制器的诊断功能包括：可检测电源电压，当过压时，进行过压保护驱动，当电压超过驱动阀值时，油泵停止输出；在开路、短路、电机锁死等模式下，燃油泵电流差值较大，因此用电流传感器读取流过燃油泵的电流值，将平均注入的电压积分油泵检查当前燃油泵的状况。不同型号的油泵对应的参数存在差异，某一型号的油泵处于不同的故障模式。
结语
汽车的供油系统出现故障，汽车无法正常行驶。如果汽车的油路出现故障，就会造成漏油
、油压升高等现象。燃油泵和喷油器故障会导致运行不稳定或无法运行。因此，当汽车燃油系统出现故障时，需要对故障进行诊断和检查，其验证方法主要是用万用表、燃油表、示波器、汽车维修手册、外观检查。
参考文献
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［4］翟晓红．输油泵总成NVH噪声原理分析及解决方法［J］．汽车实用技术，2017(10):225-230．王晓豹 男 1992 浙江省瑞安市 325000温州卓人汽车电控有限公司本科汽车燃油泵总成设计开发方向
张传帮 男 1986 浙江省瑞安市 325000温州卓人汽车电控有限公司本科汽车燃油泵总成设计开发方向
苏裔仲 男 1990 浙江省苍南县 325000 温州卓人汽车电控有限公司本科汽车燃油泵总成设计开发方向