汽车电控燃油供给系统主要元件结构与原理
电子控制燃油喷射系统主要由空气供给系统和燃油供给系统两个子系统组成。
燃油供给系统的功用是向发动机及时供应各种工况下非燃烧所需要的燃油。燃油供给系统主要由燃油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、回油管、燃油压力调节器、油压脉动阻尼器（有的汽车没有）、喷油器、输油管、冷启动喷油器（有的汽车没有）等组成，其结构如下图所示。
燃油被燃油泵从油箱中泵出，由燃油滤清器滤去杂质，经油压脉动阻尼送至燃油压力调节器。在燃油压力调节器的作用下，使油压与进气歧管内气压的差值保持恒定（燃油压力比进气管压力高出约250—300kPa，剩余的燃油通过回油管回到燃油箱），然后由输油管配送给各个喷油器和冷启动喷油器。喷油器根据ECU的指令，控制喷油器的喷油开始时刻和喷油持续时间，使喷油器适时地喷射出所需的燃油。为了消除燃油泵泵油时或喷油器喷油时引起管路中的油压产生微小扰动，有些发动机的燃油供给系统中还装有油压脉动阻尼器，用于吸收管路中油压波动时的能量，以此抑制管路中油压的脉动，提高系统的喷油精度。为了改善发动机的冷起动性能，有的发动机在进气总管处安装一个冷起动喷油器，冷起动喷油器的喷油时间由热敏定时开关或者ECU控制。
一、 燃油箱
燃油箱的主要功能就是储存发动机工作所需要的燃油，燃油箱的扩展功能是防止燃料蒸气（HC）池漏到大气中去。燃油箱一般用带子或托架安装在车上，在燃油箱的顶部和车身之间一般安装有减振器，以保护燃油箱，并防止噪声传入驾驶室。
为了防止燃料在燃油箱中晃荡，大部分燃油箱内部都有一个或多个隔板。在隔板上都通常开有一些孔，以便于燃料能在油箱中均匀迁移。如果车辆紧急制动、急加速、再坏路上行驶、或在转弯处倾斜时，隔板上的这些孔减慢了燃料从燃油箱的一部分向另一部分迁移的速度，这也能保证连接燃油泵的吸油管始终能浸没在燃油中。
因为环保法规不允许燃料蒸气泄露到大气中去，所以油箱的结构必须能够保证燃料的膨胀、收缩和溢出。大部分燃油箱具有允许内部空气膨胀的穹隆结构，或者一个膨胀箱。这个膨胀箱在环境温度升高时，能够允许燃料的膨胀，使加油管的位置低于油箱内部顶面的高度，和/或将一个蒸气通风管连接到加油管都可以完成这项功能。这种结构设计能够防止将燃料的加入量超过油箱容量的90%，燃油箱中剩余的10%的空间用来容纳燃料蒸气并吸收膨胀。有些燃油箱在加油管底部还有一个单向阀，当燃油箱充满时，单向阀关闭，防止燃料溢出。
二、 电动燃油泵
1. 油泵的工作原理
电动燃油泵的作用是将燃油从油箱中吸出，加压到一定值后经供油系统送到喷油器。
一般燃油泵装在燃油箱内，外形如右图所示。燃油穿过燃油泵内部，安全阀的开启压力大约在343～441kPa。电动燃油泵装有止回阀以改善发动机起动性能，并保持合适的燃油供给系统剩余压力防止产生气阻。
电动燃油泵为了能利用燃油进行冷却，通常做成永磁式驱动电动机、泵体、和外壳三部分。按结构的不同，电动燃油泵可分为滚柱式、涡轮式、齿轮式和叶片式等。按安装位置的不同，电动燃油泵又可分为内装式和外装式。内装式电动燃油泵安装在油箱内部，优点是不易产生气阻和泄露，有利于热油输送，且工作噪声小；外装式电动燃油泵串接在油箱外部的输油管路中，容意布置，但噪声大，且易产生气泡形成气阻，外装式一般采用滚柱式电动燃油泵。
燃油喷射系统中，要求燃油泵供给比发动机最大喷油量要多的燃油，因而燃油泵的最大工作压力比实际需求值大得多，但系统油压不能过高，故在燃烧泵中设有一安全阀。燃油泵工作压力升高到400Pa时，安全阀打开，燃油泵出油腔与吸油腔相通，燃油在泵内循环，避免供油压力过高。
为了防止发动机停转时供油压力突然下降而引起燃油倒流，在燃油泵出油口安装了止回阀。当发动机熄火时，燃油泵停止转动，止回阀关闭，这样在供油系统中仍有残余压力。油路中残余压力的存在有利于发动机再起动，并能避免高温时气阻现象的发生。
2. 电动燃油泵的控制
电控燃油喷射系统燃油泵控制的基本要求是：当点火开关打开后，ECU将控制燃油泵工作2～5s，以建立必须的油压。此时若不起动发动机，ECU将切断燃油泵的控制电路，燃油泵停止工作。在发动机启动过程和运转过程中，ECU控制燃油泵保持正常运转。
燃油泵的转速由外加电压决定。通常燃油泵总是在一定的转速下运行，因而输出油量不变。但在发动机高速、大负荷工况下需油量大，有必要提高燃油泵转速以增加泵油量；当发动机工作在低速、中小负荷工况时，应使燃油泵低速运转以减少泵的磨损及不必要的电能消耗。故在一些发动机中对燃油泵设置了转速控制机构，对电动燃油泵的转速进行控制。
三．燃油滤清器
燃料供给系统通常有两个滤清器和一个滤网组成。第一个滤清器位于燃油箱中，在燃油泵的入口处。这个滤清器通常是网式过滤器，它通常位于燃油泵前方的吸油管处。网式过滤器是由精细纺织纤细制造的。应用网式过滤器的目的主要用来阻止大的污染颗粒物进入燃油系统引起燃油泵过渡磨损或者阻塞燃油计量装置。它同样用来将燃油箱中的水输入油路中，第二个滤清器是燃油主滤清器。此外每个喷油器的入口处也都安装了一个滤网。
有两种不同类型的燃油滤清器，一种燃油滤清器和压力调节器安装在同一个外壳中，与油泵模块相连接；另外一种燃油滤清器安装在燃油箱外面，位于燃油箱和发动机之间的油管上。大部分燃油滤清器在燃油滤清器的外壳里面都有一个褶皱的滤纸单元，燃油滤清器的外壳可以是金属的，也可以是塑料的。燃油喷射发动机的燃油滤清器通常有一个金属外壳。在很多燃油滤清器上，出口和入口是不同的，必须以正确的方向安装。在有些燃油滤清器的外壳上有一个指引燃油滤清器中燃料流动方向的箭头。
燃油滤清器是一次性的，应根据车辆行驶里程，一般每行驶4万km更换一次，若使用的燃油杂质成分较大，则相应缩短更换周期。
四．燃油压力调节器
1. 燃油压力调节器的功用
燃油压力调节器的主要功用是：使系统油压（即供油总管内油压）与进气歧管压力之差保持常数，一般为250～300kPa。这样，从喷油器喷出的燃油量便唯一地决定于喷油器的开启时间，即ECU提供给电磁喷油器通电信号的时间长度（简称喷油脉宽，单位ms）。
因为发动机所要求的燃油喷射量是根据ECU加给喷油器的通电时间长短来控制的，如果不控制燃油压力，即使加给喷油器的通电时间相同，当燃油压力高时，燃油喷射量会增加；当燃油压力低时，燃油喷射量会减少。为了使系统油压与进气歧管压力差保持稳定，故燃油压力调节器所控制的系统油压，应随进气歧管压力变化作相应的变化。
2. 燃油压力调节器的结构与类别
燃油压力调节器一般安装在供油总管上。其结构如右图所示，采用膜片式结构。油压调节器是一个金属壳体，中间通过一个卷边膜片将壳体内腔分成两个小室，一个是弹簧室，内装一个带预紧力的螺旋弹簧作用在膜片上，弹簧室由一真空软管连接到进气歧管；另一个室为燃油室，直接通入供油总管。当供油总管的燃油进入燃油室的油压超过预定的数值时，燃油压力就将膜片上顶，克服弹簧压力，使膜片控制的阀门打开，燃油室内的过剩燃油通过回油管流回到燃油箱中，因而使供油总管及压力调节器燃油室的油压保持在预定的油压值上。
不同车型的燃油压力调节器调压不尽相同一般弹簧的平衡压力设定为250～300kPa，当进气歧管真空为零时，燃油压力保持在250～300kPa。当进气歧管真空度变化时，会影响到膜片的上下动作，以调节燃油压力。
五．油压脉动阻尼器
1. 油压脉动阻尼器的功用
当喷油器喷射燃油时，在输送管道内会产生燃油压力脉动，油压脉动阻尼器是使燃油压力脉动衰减，以减弱燃油输送管道中的压力脉动传递、降低噪声。
2. 油压脉动阻尼器的结构
右图所示为安装在回油管道上的油压脉动阻尼器的结构示意图。其内部分为膜片室和燃油室，中间以膜片隔开，并在膜片室内设计有弹簧，将膜片压向燃油室。由燃油泵输送出来的燃油压力作用于膜片及弹簧，使燃油室的容积变化而吸收油压的脉动。燃油压力高时，弹簧被压缩；燃油压力低时，弹簧膜片将燃油加压使燃油稳定输送。
六．喷油器
1. 喷油器的工作原理
喷油器是发动机电控燃油喷射系统的一个关键的执行器，它接受ECU送来的喷油脉冲信号，精确地计算燃油喷射量。电子控制燃油喷射系统全部采用电磁式喷油器。
喷油器用专门的支座安装，支座为橡胶成型件。从而形成隔热作用，防止喷油器中的燃油产生气泡，有助于提高发动机的高温起动性能。另外，橡胶成型件可保护喷油器不受过高振动应力的作用。视发动机结构形式的不同，喷油器或是经燃油管或经带保险夹头的连接插座与燃油分配管连接。单点喷射系统的喷油器安装在节气门体空气入口处，多点喷射系统的喷油器安装在各缸进气歧管或汽缸盖上的各缸进气道上。
喷油器是一种加工精度非常高的精密器件，要求其动态流量范围大、抗堵塞与抗污染能力强、雾化性能好。为了满足这些性能要求，先后开发研制了各种不同结构形式的电磁喷油器，主要有轴针式、球阀式和片阀式等。喷油器的磁化线圈可按任何特性值绕制，但典型的有两种，一种是低电阻型喷油器（阻值为2～3Ω），另一种为变电阻型喷油器（阻值为13～17Ω）。
2. 喷油器的控制和驱动方式
发动机工作时，ECU根据有关信号，经运算判断后输出控制信号，控制大功率晶体管导通与截止。当大功率管导通时，即接通喷油器电磁线圈电路，产生电磁吸力。当电磁吸力超过叶阀弹簧弹力和燃油压力的合力时，磁芯被吸动，针阀随之离开阀座，即阀门打开，喷油器开始喷油。当大功率晶体管截止时，则喷油器电磁线圈电路被切断，电磁吸力消失，当针阀弹簧弹力超过衰减的电磁吸力时，弹簧力又使针阀返回到阀座上，使阀门关闭，喷油器停止喷油。
喷油器的驱动方式分为电流驱动与电压驱动两种方式。电流驱动只适用于低阻喷油器，电压驱动既可用于低阻喷油器，又可用于高阻喷油器，如图所示。低阻喷油器是指电磁线圈电阻值为2～5Ω的喷油器。高阻喷油器是指电磁线圈电阻值为12～17Ω的喷油器。
（1）电流驱动 在电流驱动回路中无附加电阻，低阻喷油器直接与蓄电池连接，通过ECU中的晶体管对流过喷油器电磁线圈的电流进行控制。由于无附加电阻，回路阻抗小，开始导通时，大电流使针阀迅速打开，喷油器有良好的响应性。针阀打开后，需要的保持电流较小，可以防止喷油器线圈发热，减少功率消耗。
（2）电压驱动 在电压驱动回路中使用低阻喷油器时，必须在回路中加入附加电阻。为使喷油器相应性好，在低阻喷油器中减少了电磁线圈匝数以减少电感，在回路中加入附加电阻，可以防止匝数减少后线圈中电流加大，造成线圈发热而损坏。
电压驱动方式较电流驱动构成回路要简单，但加入附加电阻使回路阻抗加大，导致流过线圈的电流减少，喷油器上产生的电磁力降低，针阀开启迟滞时间长。一般来说，电流驱动喷油器的迟滞时间（无效喷射）最短，其次为电压驱动低阻值型，电压驱动高阻值型最长。
七．冷起动喷油器和热限时开关
在低温下发动机冷起动时，吸入的混合气中有一部分燃油冷凝，为了补偿这部分燃油的损失，必须在冷起动时附加地喷入一定量的燃油。20世纪90年代中期以前的电控系统，这部分附加的喷油量是由冷起喷油器喷入进气管的。冷起动喷油器的开启持续时间取决于发动机的温度，由热限时开关控制。随着电子技术的发展，现代发动机通常采用增加喷油脉冲宽度来补偿。
冷起动喷油器的结构如右图所示。它是一个电磁阀，装在充满压力油的泵体内腔中的阀门是一个衔铁，它被弹簧紧压在阀座上，阀门上还绕有磁化线圈。当点火开关和热限时开关接通后，磁化线圈被励磁产生磁场，将阀门吸离座，燃油就通过旋流式喷嘴，喷散成细油雾，进入节气门后的进气管道内，以加浓混合气。冷起动喷油器安装在进气歧管主管道内上，在此把燃油与空气的混合气均匀地分配给各个气缸。
热限时开关的功用是控制冷起动喷油器的喷油时间。如左下图所示，它是一个中空的螺钉，旋装在能表征发动机热状态的位置上。其中有一个外绕电热线圈的双金属片，它可根据本身的温度控制触点的开闭，来控制冷起动喷油器的开启持续时间。当双金属片受热到一定程度时，触点便张开，使通往冷起动喷油器的电路断开。这时，冷起动喷油器就不再喷射燃油，因此冷起动喷油器的开启持续时间取决于热限时开关的受热。例如，在–20℃温度下，最大的开启持续时间为7.5s，随着温度上升，开启时间将逐渐减小。当温度达35℃时，冷起动喷油器将停止喷油。在发动机处于正常的热状态时，热限时开关是一直处于断开状态的，冷起动喷油器并不喷射附加燃油。
除了热限时开关可对冷起动喷油器进行控制外，为了改善冷起动性能，有的发动机采用ECU与热限时开关协同控制的控制方式。也有不少汽车取消了热限时开关，冷起动喷油器的工作完全由ECU控制，控制精度更高。
由于冷起动喷油器装在进气总管上，不可避免地对各缸供油的均匀性产生影响，故现代轿车有取消冷起动喷油器的趋势，改由各缸喷油器来完成冷起动喷油器的任务。
八．回油管
有些系统有一个回油管理系统（低端压），用来保持燃油的冷却，减少了产生气阻的可能性。因为发动机只能烧掉燃油泵提供的燃油中的一小部分，多余的燃油就通过回油管路回到燃油相中去，回油管通常和输油管并排安装，回油管允许经过冷却的经过计量的燃油在燃油箱和燃油泵之间循环，所以减少了燃油箱中燃油过热产生的气泡，回油是没有压力的。
回油管可以是金属管、柔性尼龙管或者人造橡胶管。通常在回油管路中的不同位置上，分别使用上述不同材料的油管。
位于车辆底盘下面的输油管和回油管通常使用金属油管，这些金属管扩展到燃油箱附近和高压油轨附近。使用卡箍或者管箍将油管固定在底盘上以防止油管的运动，并起保护油管的作用。为了吸收振动，在金属管和燃油泵之间、高压油轨之间通常连接有一定长度的耐高压柔性管。
与加油管或者通气管不同，柔性耐高压油管必须在压力下工作。由于这个原因，柔性人造油管必须有足够的强度。特别是在燃油喷射系统中更是如此，因为燃油喷射系统中的油压可以达到581bf/in²(400kPa)，甚至更高。由于这个原因，柔性油管必须具有特殊的抗压特性。
在燃油供给系统和蒸发控制系统中使用的人造橡胶油管必须能耐汽油，它们必须是非渗透性的，以保证汽油和汽油蒸气不会通过油管蒸发。
参考文献
【1】陈志恒、胡宁编著 《汽车电控技术》 （北京大学出版社）
【2】赵学斌、王凤军主编 《汽车电子与电气控制技术》 （机械工业出版社）
【3】蔡光旺主编 《汽车构造与原理（上册）》 （机械工业出版社）
【4】吴文琳主编、陈金坤副主编 《图解汽车电器与电控系统手册》（化学工业出版社）
【5】（美）B.霍尔贝克著 《汽车燃油和排放控制系统结构、诊断与维修》（机械工业出版社）
【6】刘建清主编 《教你检修轿车电器与电控系统》（电子工业出版社）
【7】曹红兵主编 《汽车发动机电控技术原理与维修》（机械工业出版社）
【8】曹红兵主编 《汽车发动机电控系统结构原理与故障诊断》（机械工业出版社）
