车辆工程技术
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车辆技术
刘远潮，张冬冬
（长城汽车股份有限公司哈弗技术中心，河北 保定 071000）
摘 要：随着科学技术与经济的发展，地球现有资源越来越少，而私家车越来越多，减少用电的能耗对整车降低油耗具有重要意义。在传统供油系统，燃油泵是一个恒定功率的电器，发动机在怠速或低负荷运转时，往往会浪费掉部分能量，电能转化成热能以及产生过量噪声。在各种工况，发动机运行正常的前提下，通过控制燃油泵输入电压，使泵芯在一定转速范围内工作，相比恒定功率燃油泵能够减少电能消耗，达到节能的目的，同时可以有效降低怠速工况时燃油泵对车内噪声的贡献。关键词：汽车；供油系统；燃油泵；供油
1 按需供油原理
保定长城汽车 该按需供油系统能随时最佳地配合实现运行状况或运行条件，可实现节约电动燃油泵的电耗并达到节油目的。系统原理是：燃油泵控制模块（FCM）收压力传感器的压力信号，读取燃油管路中的实时压力值与模块内部的预设压力值进行对比，将输入的电源电流调制成PWM 信号，驱动PWM 燃油泵调节油泵的流量，其原理见图1。（1）当发动机在起动阶段或高运转、大负荷工作时，FCM 向燃油泵提供较高的电压（12～14V）使燃油泵在额定工况下运转；（2）发动机起动时，在怠速或小负荷下工作时，FCM 向燃油泵提供较低的电压（8～10V），
使油泵低速运转。
图1 按需供油系统原理图
2 按需供油系统设计
该供油系统主要组成部件包括，燃油箱、PWM 燃油泵、燃油泵控制模块（FCM）、油压传感器、燃油管路及线束。某车型设计实例中，燃油箱总体结构形状不变动，其中核心零部件布置方案如下：（1）PWM 与原油泵安装口及安装高度相同；（2）FCM、油压传感器分别固定在燃油箱上表面，预留部件、接插件操作维修空间；（3）供油系统中其他部件不需变动。结构示意图见图
2。
图2 按需供油系统结构示意图
燃油泵控制模块由蓄电池提供电源，并提供5V 的稳定电压给油压传感器。能够实现闭环控制，提供PWM 信号驱动燃油泵。油压传感器持续检测燃油管路压力，并将对应于压力输入的比例输出电压信号
发送到FCM。PWM 燃油泵按照设定的压力供油，取消调压阀，由泄压阀代替。原来的调压阀回油使储油桶满油结构需要调整，采用燃油泵泵盖排气孔自喷来确保油桶满，或出油分流喷射文氏管来确保油桶满。
3 节油效果测试、分析
按上述设计方案在某轿车上搭载该按需供油系统，通过以下方案进行测试分析：采用NEDC 工况用数采示波器分别测量两种燃油泵的电流、电压，取平均值计算其消耗功率。测试结果如表1（测试点取燃油泵的输入端）。
表1 测试结果
项目PWM 燃油泵传统燃油泵
NEDC 工况平均功率/W 19.754.7
试验里程/km 10.98 根据消耗功率计算出燃油量的节省：（1）节省的功率:W ﹦54.7-19.7﹦35W。（2）将NEDC 工况下使用PWM 油泵节省的电能换算
成燃油量：W ﹦P•t ﹦35×10-3×1 180/3 600（kW•h）C ﹦1 000×W （kW•h）/δ（kW•h/kg）/ρ（kg/m
3）﹦1 000×0.035×0.327 8（kW•h）/11.963 89（kW•h/kg）/725（kg/m 3）/0.27﹦0.004 89L；式中：δ—汽油的燃烧热值，11.963 89 kW•h/kg；ρ—汽油的密度，725kg/m 3；Ƞ—油电转化效率，0.27；NEDC 工况时间1 180s，全程10.98km。（3）百公里油耗﹦0.004 87×100/11≈0.004 5L/100km。
4 节油效果评价
由于测试设备精度及车辆一致性等因素的限制，本文通过油电转化的方法，描述了按需供油系统的节油技术研究。传统燃油泵在设计时，考虑了耐久之后的性能衰减，以及平台化应用时存在大功率油泵匹配较小功率发动机的情况，燃油泵持续工作在最大的转速状态，因此燃油的供给始终处于最大的能耗或过剩的能耗状态。测试车辆:NEDC 工况热机油耗：6.4L/100km，节油比率为0.69%。通过测试对比分析，该控制系统可以节省汽车能耗，尤其是小负荷工况时有明显作用。通过深入细化的标定验证，还可以进一步减小油耗。
5 结语
按需供油系统设计可以通过减少耗电量而节能，而且能够延长油泵寿命，同时通过降低油泵转速而降低了室内噪声。该按需供油系统，虽然整车增加了成本，但是给用户带来了实惠。该系统具备良好的适应性，根据不同车辆发动机运行参数做简单的调整，可以实现平行移植，应用于各种车辆。
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