【检修知识】无电刷式燃油泵

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无刷燃油泵未来真的能应用在汽车上吗？在给出肯定或否定的答案之前，我们还需要做一些分析和研究。 回顾汽车发展的历史，不难看出，不是因消费者(或市场)的要求而产生的新技术，应用于汽车时一般应具备以下四个特征之一:(1)与现有产品相比，能实现相同或更好功能且价格更低的新技术，一定会应用于汽车；(2)虽然新技术的成本不低于现有技术，但能满足政府关于尾气排放或防碰撞性能的法律法规，且这种技术也可应用于汽车；(3)如果新技术能够解决现有部件或总成使用寿命不足的问题，或者能够提高燃油经济性of/きだよよ 0/，并且其价格不太高，那么汽车制造商就会将新技术应用到汽车上；(4)新技术降低了系统成本，也就是说，这种新技术可能会增加一个组件的成本，但可以降低其他部件或组件的成本。 根据以上分析，我们可以看出，无刷燃油泵作为一种新技术，要在实际中应用，必须满足以上四个条件之一。 实际上，无刷燃油泵的制造成本要比传统的直流换向器燃油泵高出20 ~ 30%。 所以这种技术如果应用在汽车上，不会是因为便宜，而是因为技术性能更好。 我在之前的一篇文章里提到过，现有的安装在油箱里的燃油泵，磨损最大的部分就是电刷(或换向器)，这会造成工业资源的极大浪费。 为什么电刷(或换向器)是磨损最严重的部件？燃油喷射时，泵入的细小颗粒会冲击油箱中的过滤器，因此换向器的石墨表面可能会被损坏。 无刷燃油泵没有这个容易损坏的部件，所以没有相应的保障条款，这是无刷燃油泵的显著技术优势。 不仅如此，无刷燃油泵还很节能。 这主要表现在两个方面:一是无刷燃油泵采用无刷结构，从而消除了常规有刷燃油泵中电刷与换向器界面之间的能量损失；其次，电脑控制的无刷燃油泵可以精确地向/从0/供油。 在无回油系统中，消除了燃料的循环流动，并且减少了燃料箱热源，这意味着燃料蒸汽排放系统可以做得更小。 所以我们可以说，应用无刷燃油泵的好处主要在于降低车辆的总成和零部件成本。 由于无刷燃油泵的动力来自交流发电机/1/，所以会影响车辆的燃油经济性。 可以百公里省油0.1l，听起来不算太大，但这个时候也是值得计算的。 在车辆中应用无刷燃油泵的另一个潜在好处是，它可以进一步减少车辆废气污染。 为了进一步减少汽车排放造成的空气污染，加州空气资源局(carb)制定了全面的空气污染控制计划，其中一项重点工作就是推广汽车准零排放(pzev)。 根据计划，到2000年，在加州销售的汽车有一半以上将达到零燃油蒸气排放标准。 根据加州空气资源管理局最近的一份报告，至少有10个州将在2000年加入该计划，共同追求零排放的目标。 汽车燃油蒸气排放一般来自哪里？据加州空气资源管理局统计，汽车燃油蒸气排放的50%来自油箱、油管和油箱盖，10%来自底盘油管，其余40%来自碳罐、进气口和连接系统的泄漏。 那么，这些废气是如何影响无刷燃油泵的呢？问题的关键在于油箱的结构。 采用冲压技术制作的金属油箱有接缝，接缝处会发生燃油蒸气泄漏。 一般来说，液体燃油不会从油箱的连接处漏出，但是你经常观察到油箱周围漏气，说明燃油蒸气已经蒸发了。 早期的塑料油箱也有穿透的问题，高volatility/きだよよ2/可以穿透油箱的塑料壁。 所以目前设计的油箱大多采用多层(最多7层)塑料结构，或者油箱内壁经过特殊硫化处理，防止燃油蒸气泄漏。 对于金属油箱和塑料油箱，还有燃油蒸气挥发泄漏的其他表现。比如燃油泵总成安装在两个油箱的连接处，燃油滤清器的颈口就连接在这里，所以需要为燃油泵和燃油供给器的引线设置一个连接器。 吸收燃油蒸气的碳罐和将燃油输送到the/きだよよよ0/舱的燃油输送管路的接头和连接器都是燃油蒸气泄漏的可能途径。 解决这种燃油泄漏的措施是消除除滤清器颈口和燃油管路出口以外的所有接头。具体实施方法是将油箱分成两部分，先安装燃油泵、碳罐等所需零件，然后将油箱的两部分焊接在一起。 因为所有的软管和部件都安装在油箱里，所以管路和连接处的泄漏将被包含在油箱里，它们不会泄漏到油箱外面。 但是，这种技术方案存在一些问题，即先将部件安装到油箱中，然后再焊接成一个整体。比如燃油泵出现故障，不更换整个油箱就没办法更换坏了的燃油泵。 对质保数据的分析表明，目前的燃油泵技术还不够成熟，不足以保证不更换燃油泵的质量。 在这种情况下，无刷燃油泵的优势就体现出来了。 与传统燃油泵相比，无刷燃油泵的结构从里到外都有很大的不同。 在无刷燃油泵中，永磁体安装在旋转电枢内部，磁场线圈放置在壳体内部，燃油泵叶轮和燃油控制阀的位置与传统燃油泵基本相同。 无刷燃油泵与传统燃油泵的主要区别在于，无刷燃油泵使用的是电子开关总成，而传统燃油泵使用的是包括换向器和电刷在内的机械开关。 在许多方面，电子开关就像电子点火系统中的凸轮一样工作。它的一个必要功能是打开和关闭开关，另一个功能是知道什么时候打开开关。 在传统的燃油泵中，固定磁场的位置可以根据弧形磁铁在电机外壳中的放置位置来判断。 因此，为了在正确的时间打开磁场，我们需要将换向器组件与磁体组件正确匹配。 在无刷燃油泵中，情况更复杂。 因为电枢的旋转位置需要与磁场线圈同步，所以线圈产生的推力必须在准确的时间产生转矩in/きだよよ1/ 霍尔效应传感器的应用表明，安装困难，成本过高。 这种同步问题的另一种技术解决方案是使用计算机软件。 我们知道，波形of/きだよよよ1/电信号包括反电动势或反电动势波动，这是由线圈中电流的惯性引起的。 使用软件来观察这些波形，即使不使用单个传感器，我们也可以确定电枢的旋转位置。 在无刷燃油泵中，磁场线圈的电子开关包括一个称为H桥驱动器的电路。 电机位于字母H的横杠上，字母H的每条腿都有电源开关。 金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)一般用作功率开关，因为它的功率损耗相对较小 像换向器电机一样，无刷DC电机对电流和极性很敏感。 换句话说，改变极性可以改变电机的方向，提高平均输入电压可以改变电机的运行速度。 以无刷DC电机为例，它也采用脉宽调节，也就是说电机的转速取决于输入电压的频率和脉冲的工作周期，两者相加的结果就是平均输入电压。 与传统的电源电压不同，平均输入电压是数字电压，而不是模拟电压。 H桥驱动器在字母H的上两条腿上有两个高阶驱动器，在字母H的下两条腿上有两个低阶驱动器。 两个高阶驱动器连接到正极侧，而两个低阶驱动器接地，这意味着这些驱动器需要不同的极性才能工作。 这对于低位驱动来说很容易实现，因为使用普通电池供电的部分功率就可以满足需求。 高级驱动器需要由一个称为“启动自动装置”或“充电泵”的特殊电路来驱动 意法半导体公司的一篇论文详细介绍了电路的工作原理:“当低压mosfet处于开路状态时，电池给启动自动装置充电。 当低压mosfet关断时，高压mosfet导通，自动装置启动，提供所需电流给栅极电容充电。 这样就可以产生所需的充电电压来正确控制高电平驱动器。 无刷燃油泵不需要全H桥的所有功能，可以采用集成半桥驱动器。 半桥驱动器可以接收微处理器的输出信号来驱动燃油泵。 微处理器确定开关的打开和关闭时间，并从控制模块(ecm)接收输出信号of/きだよよよ0/机油需求。 大多数无油系统都有一个储油箱，以防止突然加速或突然减速等瞬态条件造成的油损失。 上面我们已经介绍了无刷燃油泵的一些技术亮点，但是如果你以为会出现消费者站在汽车展厅走廊里，基于这些技术亮点要求购买“一辆无刷燃油泵的汽车”的场景，那你就错了。 但可以肯定的是，无刷燃油泵的所有技术优势，包括其在满足车辆零排放要求方面的作用，将推动更好、更可靠的燃油泵在汽车上的应用