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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 （ 1 ）技术先进
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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 • （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。
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。
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
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。
（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。
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。
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
单体泵在缸体中的装配位置 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。
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。
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。
