Transcript 1.5 电控单体泵系统工作原理分析

1.5 电控单体泵系统工作原理分
析
淮安信息职业技术学院 汽车工程系
2011年3月
一、电控单体泵系统概述
1、电控单体泵系统
 单体泵UPS（Unit Pump System）属于单柱塞泵系
统（独立喷射系统），每一缸对应一个柱塞式喷
油泵，因此能够精确控制喷入每一气缸的喷油量。
 单体泵的高压泵和喷油器总成之间，通过一根很
短的高压油管连接在一起。
2、电控单体泵系统的组成
1-凸轮轴；2-单体泵喷油泵；3-高压油管；4-喷油器；5-滚轮挺柱
二、电控单体泵系统的特点
1、电控单体泵系统的优点
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（1）技术先进
（2）技术成本低
（3）易于升级
（4）继承性好
（5）喷油压力高
（6）排气净化性好
（7）喷油规律好
（8）供油能力强
（9）适应能力强
（10）安全可靠性高
（11）一致性控制好
（12）使用维修方便，维修成本低
2、电控单体泵系统的不足之处
 （1）属于“时间”控制式，无法控制喷油压力。
 （2）工作性能上存在劣势。
 （3）技术研发上跟不上电控共轨系统。
3、电控单体泵系统的应用
电控单体泵的适用以中、重型车用柴油机
为主，也可用于轻型车、皮卡等，单缸功
率范围：20～70kW。
目前，电控单体泵系统的主要国外生产商
是德国Bosch和美国Delphi。
奔驰重卡Actros单体泵燃油喷射技术
Delphi EUP系统
Bosch EUP系统
三、电控单体泵系统的技术发展及应用
1、国外电控单体泵技术的发展
 上世纪90年代末能够达到180MPa喷油压力的单体
泵柴油喷射系统开始在轿车和商用车上应用。
 在2010年之前，欧洲和北美的重型车生产商绝大
多数采用单体泵系统和泵喷嘴技术。
 从欧Ⅱ到欧Ⅲ的过程中，电控单体泵和电控共轨
一直是两条平行的技术路线，但电控共轨已经是
成熟的技术，而相对来说，电控单体泵使用和研
发都在较少。
2、我国电控单体泵技术的发展
 对于中国市场来说，单体泵在目前状况下，却几
乎是个完美的选择。它对发动机的改动非常少，
只在油路系统做些变化。而且，单体泵对油品质
量的要求比共轨系统低。
 从各企业国Ⅲ标准柴油机的产销统计数据来看，
已经形成了以电控高压共轨、EGR“非典”、电控
单体泵三足鼎立，以电控组合泵等为补充的格局。
玉柴柴油机技术
 从国Ⅲ排放标准的技术路线看，玉柴柴油机包含
了电控高压共轨、电控单体泵、电控组合泵、EGR
非典等技术路线，是实际采用国Ⅲ技术路线最多
的企业之一。
东风康明斯柴油机技术
 目前，东风康明斯的国Ⅲ技术既有电控高压共轨，
也有电控单体泵和EGR。
天津雷沃公司柴油机技术
 天津雷沃公司国Ⅲ标准柴油机主要采用电控高压
共轨和电控单体泵技术路线，由统计数字可以看
出，天津雷沃的电控单体泵柴油机销量要比高压
共轨的高出许多。
一汽解放锡柴柴油机技术
 一汽解放锡柴国Ⅲ柴油机采用的是电控单体泵、
电控高压共轨、电控VE泵＋EGR这三种技术路线。
其它柴油机生产企业柴油机技术
 道依茨一汽大连柴油机公司的国Ⅲ标准柴油机分
别采用电控单体泵和EGR两种技术。
 潍柴主要采用的是博世电控高压共轨技术。
 中国重汽是最早推出EGR“非典”国Ⅲ柴油机的企
业，2008年因此在重卡市场上引起国Ⅲ技术路线
的大讨论。2009年以来，中国重汽EGR重卡的销量
下降很大，电控高压共轨车型迅速上升。
四、电控单体泵系统的结构
1、电控单体泵系统的结构形式
 （1）泵喷嘴系统UIS（Unit Injector System）
 主要应用在轿车上，尤其以大众品牌轿车最为常
见，在结构上高压油泵和喷油嘴做成了一体，可
直接安装在发动机缸盖上，泵喷嘴由发动机顶置
凸轮轴驱动。
 （2）单体泵系统UPS（Unit Pump System），主
要应用在商用车上，在重型卡车上最为常见，单
体泵与喷油嘴由一根很短的高压油管连接，分别
安装在缸体和缸盖上，单体泵同样由凸轮轴驱动。
电控泵喷嘴系统和电控单体泵系统
电控泵喷嘴和电控单体泵
2、单体泵的基本结构
每一个缸安装一个独立的单体泵，由凸轮
轴驱动工作。
单体泵外形示意图
a-电控式单体泵；b-机械式单体泵
Bosch单体泵
道依茨BFM013柴油机单体泵
电控单体泵分解图
五、单体泵电控系统的基本组成及工作原理
1、电控单体泵系统电控系统的基本组成
 ——电控单体泵系统电控系统主要由传感器、ECU、
执行器三部分组成。
（1）传感器
 ——采集、监测柴油机及车辆运行状态，向ECU提
供必要的控制信号。
 主要有发动机转速传感器、油门踏板位置传感器、
进气温度温度传感器、冷却液温度、增压压力传
感器、燃油温度传感器等。
部分传感器及其功能
（2）ECU
 ——处理来自整车不同部位的传感器数据，判断
发动机的工作状况，再通过执行器对发动机进行
准确的控制。
 最重要控制指令：喷油量和喷油定时。
（3）执行器
 ——执行ECU发出的各种控制指令。
 包括电磁线圈，电磁控制阀、电控喷油器等。
2、电控单体泵系统基本工作原理
3、电控单体泵系统主要控制功能
 （1）油门油量控制
 （2）目标喷油定时控制
 （3）油量及喷油定时的补偿控制
 （4）冷起动及怠速稳定性的控制
 （5）智能动力控制
 （6）可变怠速控制
 （7）最高转速控制
 （8）最大供油量控制
 （9）单体泵校正
 （10）自动监控、安全保护与自适应控制
 （11）其它控制
六、典型电控单体泵系统工作原理
 ——DEUTZ电控单体泵系统-Bosch。
1、电控单体泵燃油喷射系统的工作原理
2、系统原理框图
3、电控系统在发动机上的布置
4、发动机控制功能
 （1）发动机起动
 （2）怠速控制器，在冷天提高怠速
 （3）扭矩控制器
 （4）转速控制器
 （5）中间转速传感器－，主要用于工程机械
 （6）高怠速控制器
 （7）最大扭矩限制
 （8）冷起动辅助控制
 （9）发动机保护－根据冷却水温度限制发动机功率
5、系统结构
 DEUTZ电控单体泵是直接安装在发动机的缸体上，
由发动机凸轮轴驱动，因此，整个系统刚度高、
单体泵很容易拆装，便于维修更换。
单体泵在缸体中
的装配位置
发动机后端齿轮系
ECU-EDC16UC40
电控单体泵
6、电控单体泵结构
传动特点：
单体泵通常装在发动机缸体上，通过滚轮
由发动机凸轮轴上的凸轮驱动挺柱体，柱
塞回位弹簧相对发动机凸轮轴压紧滚轮，
挺柱体使泵体中的柱塞上下运动，燃油通
过内装在发动机缸体内的输油口注入泵中
的柱塞腔。
7、工作原理
电控单体泵喷射系统的工作过程
工作过程分为以下几个阶段：
 单体泵电磁阀安装在单体泵的上部，电磁阀断电
时，回油道打开，单体泵内的柱塞即使已开始泵
油，也不能建立高压，只有当电磁阀通电时，回
油油道关闭，油压才迅速升高；高压燃油经过高
压油管进入喷油器使其喷油。
 电磁阀断电时，回油油道打开，迅速溢流卸压，
喷油停止。
 电磁阀通电的持续时间决定了循环供油量。
（1）充油过程
 电磁阀不通电，
当柱塞下移时，
喷射系统内部压
力将低于低压油
路的喷油压力，
此时低压系统燃
油将通过柱塞套
上的进油口进入
高压喷射系统。
（2）旁通过程
 当柱塞上升时，柱
塞腔里的燃油被压
缩，但是如果电磁
阀仍处于断电状态，
那么柱塞腔里的燃
油压力将由回油溢
流阀的开启压力决
定，远低于喷油器
的开启压力，这样
燃油将通过回油通
道流回到油箱。
（3）喷射过程
 柱塞上升过程中，如果电控单元（ECU）在某个特
定时刻发出了一个控制喷油脉冲信号，使电磁阀
通电，这时回油通道被关闭，柱塞腔形成了一封
闭容积，随着柱塞上升，封闭容积里的燃油被压
缩，压力迅速上升，并且喷油器的嘴端压力也急
剧上升，当压力高于喷油器的开启压力（约30MPa）
时，喷油器打开，燃油喷到燃烧室中。最高喷射
压力可达180MPa。
（4）卸荷过程
 当控制喷油脉冲信
号终止时，电磁阀
断电，回油通道重
新打开，燃油由此
溢流，柱塞腔以及
喷嘴压力迅速下降，
喷嘴闭合，喷射过
程结束。