电控发动机燃油碰撞回收装置的设计

2013-09-02逯玉林郭亚兵

汽车电器 2013年4期

逯玉林，牛晶，郭亚兵

（天水师范学院工学院，甘肃天水 741001）

车祸中的火灾是引起人员伤亡与财产损失的主因之一，而车祸火灾主要是由外泄的燃油被点燃引起的。在车辆碰撞时，引起燃油外泄主要有高压燃油管路品质不过关，或有先天性的砂眼引起燃油外泄；管接头或接管口处松脱造成燃油泄漏；在使用过程中，因腐蚀、碰撞振动、老化等原因而出现容器和管路破裂管路接头松动，油开关关闭不严等［1］。另据美国汽车火灾起火物分类统计表明:汽车火灾的起火物主要是绝缘电线、电缆，其导致的火灾占总数的27%；其次为可燃或易燃液体或气体，包括烟雾剂、雾状蒸发物，其导致的火灾占总数的26%；然后依次为无类别着火物、多种类型的着火物、汽车座椅或装饰物、轮胎等，分别占总数的15%、11%、2%、2%；而电路超负荷、发生松动、接线绝缘老化破损，汽车在颠簸的行驶中造成接线与接线、接线与车体发生短路打火引燃可燃物则比例更大［2］。因此防范碰撞车辆的火灾，首要在抑制燃油的外泄。

1 发动机电控燃油喷射系统结构原理

图1为燃油喷射系统的管路图，整个燃油管路可分为两部分:一是系统管路（从燃油泵出口到调压器入口的管路）；二是回油管路（从调压器出口回到油箱的管路）。油箱中的燃油经电动燃油泵加压输送到系统管路中，系统管路内的油压受调压器调节，使油压保持在0.3～0.35 MPa之间。而调压器所释出的回油经回油管路流回油箱［3］。调压器由真空室、油压室、膜片、膜片弹簧及阀门等组成，如图2所示。

真空室由软管连接到进气歧管，发动机运转时真空室的真空度约为430.61～531.93 mmHg［2］。真空对膜片施加一向下拉力F1，而膜片弹簧对膜片施加向上推力F2，系统管路的油压对膜片施加一向下压力F3，由F1+F3=F2的三力的平衡，以调节系统管路内的油压。当发动机停止运转时，进气歧管内无真空形成，故F1=0，且F2＞F3，因此调压器阀门将被关闭；此外，由于燃油泵出口装有单向阀，所以燃油泵不运转时，系统管路形成被封闭状态，而得以保持0.25～0.32 MPa的残压。设计此残压的目的是为了防止空气渗入系统管路中，以增加发动机起动性能［4］。该残压的设计虽有其必要性，但在车祸发生时，此残压却是引起燃油外泄的重要成因。

2 汽车碰撞时残余燃油回收装置设计目的

当车辆遭受撞击，燃油系统油管产生裂缝（或破损）时，如果只利用燃油泵逆转回吸管内燃油到油箱，仍有少许燃油会外泄。此安全装置能于裂缝刚生成瞬间抑制燃油外泄，以防止车辆火灾。如果在裂缝生成瞬间，空气能从裂缝被吸入油管中，即可形成空气气锁的效能，达成瞬间抑制燃油外泄的目的。

3 回收装置的设计

该装置的设计分为控制电路设计和燃油管路的设计。

3.1 控制电路设计

一般车辆有发动机控制系统、安全气囊控制系统、制动防滑控制系统等十余项控制系统，每个控制系统均有一个控制器（ECU），以控制所归属的执行器［5］。该装置所要控制的执行器是燃油泵和电磁阀，此两项制动器受撞击信号、计时器以及继电器的控制。

图3是该设计系统控制电路图，分A区和B区。其中A区为油泵正常工作的电路，油泵继电器提供12V的工作电压给油泵工作。当车辆受到撞击5s内控制电路的作用情形是:电源经由撞击信号通过油泵断油继电器，使油泵停止运转，断油电磁阀动作，将油路与油泵截断；通过延迟断电计时器（5 s），使吸油继电器导通，促使回油电磁阀1和2以及真空电磁阀动作，将油泵截断油路中的油吸至真空管内储存（见图4）；电源经由撞击信号通过延迟导通计时器（5s），使延迟导通计时器动作，此时回油电磁阀3与大气电磁阀关闭，防止储存在真空管内的油外漏。当车辆受到撞击在6～10s时，与5s内控制电路作用的差异点为，延迟断电计时器（5s）由导通状态变为断电状态，使吸油继电器、回油电磁阀1和2以及真空电磁阀由动作变为不动作，延迟导通计时器（5s）由断电状态变为导通状态，使回油继电器的触点导通，促使回油电磁阀3和大气电磁阀动作，使先前储存在真空管内的油回流到油箱内。

3.2 燃油管路的设计

传统的燃油系统管路如图5所示。在此管路的基础上，燃油泵出口设计的单向阀会阻止管内燃油被回吸到油箱，为得到空气气锁的目的，我们在油箱与燃油滤清器间加装一个电磁阀，在油压调节器后也加装一个电磁阀，正常行驶时电磁阀是不导通的，另外在回油油路与油箱间加装一个单向阀，防止吸油时将油箱内的油吸出，原理示意图见图4。

当车辆遭受撞击时，接收到撞击信号，断油电磁阀、回油电磁阀1和2与真空电磁阀导通，将油泵与油路截断，再利用进气真空将调压器前后管路的残油都吸进真空管；这样不论油管裂缝发生于何处，此裂缝两侧燃油将受不同方向的吸力，空气容易从裂缝被吸入管内，而得到空气气锁的效能，如图6所示；最后大气电磁阀和回油电磁阀3导通，使真空管先前所储存的燃油流回至油箱。