三、燃油供给系统
1.低压燃油系统
5.0 L发动机燃油系统采用无回流燃油系统的缸内燃油喷射系统,按压力可将燃油系统分为低压和高压部分,燃油系统示意图如图44所示。低压燃油系统主要部件包括燃油箱、燃油输送模块、加油组件和两个燃油油位传感器。
燃油泵为可变速度旋转叶片型,在位于油箱右侧的燃油泵模块中工作。燃油系统含有两个喷油泵。一个喷油泵集成在燃油泵中,并从油箱的左侧抽取燃油。另一个喷油泵位于油箱右侧的燃油输送模块上。有一根位于油箱左侧的管道允许从油箱的左侧抽取燃油,从而将燃油输送到涡流罐。燃油在泵输出压力作用下通过喷油泵。时会产生喉管效应,喷油泵根据这一效应工作。这可以通过喷油泵体中的孔口从油箱的左侧抽取更多燃油,从而将更多燃油输送到涡流罐。油箱右侧和左侧各有1个燃油传感器。燃油收集器和油位传感器是可维修部件。在油箱中位于法兰的下侧有1个模压外壳,其中包含不可维修的燃油滤清器。
燃油泵控制模块(FPDM)附在一个盖板下面,该盖板位于后排座垫右侧下面,如图45所示。油泵操作由FPDM进行调节ECM控制。FPDM使用PWM输出来控制燃油泵工作,从而调节所提供的流量和压力。
FPDM由来自EJB(发动机舱继电器盒)中的燃油泵继电器的电源供电。在打开驾驶员车门或使用启动/停止按钮以电源模式9进行发动机拖转启动时,燃油泵继电器通电。FPDM为燃油泵供电,并调整电源以控制燃油泵速度,从而控制输油管路中的压力和流量。ECM发送PWM信号将所需的燃油泵速度告知FPDM。PWM信号的接通时间代表燃油泵速度的一半,例如,如果PWM信号接通时间为50%,则FPDM将以100%的速度驱动燃油泵。仅当FPDM接收到接通时间介于4%~50%之间的有效PWM信号时,才会给燃油泵通电。为了关闭燃油泵,ECM将传输一个接通时间为75%的PWM信号。
燃油泵的输出压力将随着发动机需求和燃油温度的改变而改变。ECM监控来自燃油油轨低压传感器的输入,并根据需要调整燃油泵的速度以保持450kP:的额定输出压力(在发动机启动过程中除外)。在发动机启动时,输油管路的目标压力为630kPa。如果气囊模块(SRS)在高速CAN总线上输出碰撞信号,则ECM会将燃油泵继电器断电,以防止将更多燃油泵送到发动机。
如果ECM没有检测到输油管路中的压力,则会停止发动机或拒绝启动发动机,并存储相应的故障码(DTC )。
ECM接收来自FPDM的监控信号。任何DTC(由FPDM产生的)将由ECM存储。DTC可以使用诊断系统从ECM检索,诊断系统无法查询FPDM本身。
燃油油箱中使用两个油位传感器来测量油箱的左侧和右侧的剩余燃油量。左侧油位传感器附在燃油收集器的框架上,右侧油位传感器附在燃油泵涡流罐上。传感器通过顶部法兰总成外表面上的接头连接到车辆线束上。传感器为磁被动位置传感器(MAPPS ),为燃油表输出提供一个可变的接地电阻。传感器是密封的,以防止燃油进入,从而防止触点污染并增加可靠性。燃油传感器如图46所示,传感器包括51个薄膜电阻器,这些电阻器成弧形安装在陶瓷表面上。电阻器通过单独触点用电线串联在一起。软电磁金属箔带有51个挠性触点,并安装在薄膜电阻器之上一小段距离内。磁体位于陶瓷表面的下方,并连接在信号发送器浮子臂上。在浮子臂移动时,磁体和薄膜电阻器沿相同的弧线移动。磁体将挠性触点拉到相对的薄膜电阻器触点上,形成一个电路。
薄膜电阻器以直线弧形排列,其电阻在51.2~992.11Ω之间。电气输出信号与油箱内每一侧的燃油量和浮子臂的位置成比例。所测的电阻由仪表盘进行处理,以防燃油晃荡。这会监控信号并定期更新燃油表指针位置,从而防止由于转弯或刹车时油箱内的燃油移动而产生的持续指针移动。仪表盘中包含一个警告指示灯,当燃油油位位于或低于10L时将点亮。燃油油位信号发送器信号由仪表盘转换成CAN总线信息,以直接标示油箱含量(以升为单位)。ECM使用CAN总线信息来存储额外的OBDP代码,用于在油位低于预定容量时进行失火检测。
燃油低压传感器如图47所示,安装在输油管中的歧管上,该歧管位于左前轮罩拱的后部、挡泥板的后面,它向ECM发出压力信号,以实现燃油泵的闭环控制。
2.高压燃油系统
高压燃油系统包括2个高压燃油泵、2个燃油油轨和1个连通管道、1个油轨压力FRY (fuel rail pressure)传感器和8个喷油器。高压燃油泵在ECM的控制下按所需压力提供高压燃油,两个高压燃油泵是完全相同的机械传动泵,安装在发电机背后的油底壳体的右侧。前高压燃油泵标识为1号泵;后高压燃油泵标识为2号泵。每个高压燃油泵上安装了消声罩。辅助凸轮轴由曲轴通过辅助传动链条以发动机速度驱动高压汽油泵,如图48所示。辅助凸轮轴经过正时,以使泵供油冲程与曲轴位置匹配。高压燃油泵是单柱塞泵,每个柱塞端部的挺杆由辅助凸轮轴上的两凸轮凸角控制。安装在柱塞外部的弹簧可以确保柱塞和挺杆与凸轮保持接触。
除了柱塞外,每个高压燃油泵还包含:
·1个减震器室
·1个燃油计量阀
·1个单向阀
·1个减压阀
高压燃油泵示意图如图49所示,减震器吸收在供油冲程起始、.打开燃油计量阀时来自柱塞的压力脉冲。燃油计量阀调节高压燃油泵的输出压力。燃油计量阀是一个由ECM控制的常开电磁阀。在柱塞的进油冲程中,燃油计量阀断电,使得低压燃油可进入泵室。ECM在柱塞的供油冲程中为关闭的燃油计量阀加电,迫使泵室中的燃油通过单向阀进入高压管路。通过改变燃油计量阀的关闭点,ECM可以决定供油冲程中的燃油输出量,从而决定系统高压端的压力。单向阀可阻止高压燃油在柱塞的进油冲程中返回到泵室。减压阀可保护系统的高压端在燃油计量阀发生故障的情况下压力过高。如果泵输送压力增至19500~20400kPa,减压阀将打开并将燃油返回柱塞的进油端。
燃油计量阀的工作原理如图50所示。燃油计量阀用于调节高压油泵的输出压力(流量),它是一个常开阀。在吸油行程,计量阀断电,进油阀打开,燃油进入泵室。在排出行程,如果计量阀未供电,则随着柱塞上行,燃油又返回低压侧。当柱塞运行到某位置时,ECM为计量阀提供电流,计量阀关闭,随着柱塞上移,泵室内燃油压力升高,顶开单向阀,向高压侧输出燃油。ECM通过改变计量阀的关闭点,控制了高压泵的流量,也就控制了高压压力。ECM控制高压燃油泵的输出,燃油压力(近似)为启动时高达15000kPa,怠速时3000~7000kPa,最大负载高达15000kPa。ECM以PWM的方式控制燃油计量阀,其工作波形如图51所示。由图可以看出,ECM先以较宽的脉冲控关闭阀门,然后再以较窄的脉冲保持。燃油计量阀的电阻约0.47Ω,不要直接通电测试。