34 电控单体泵系统教案Word文档格式.docx
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(1)技术先进
现在,欧洲大部分欧Ⅲ、欧Ⅳ商用车采用电控单体泵系统。
(2)技术成本低
电控单体泵技术加上机械喷油器即可达到欧Ⅲ排放标准。
电控单体泵系统价格比电控共轨系统低1/3,国产化进度快。
(3)易于升级
从欧Ⅲ升级到欧Ⅳ,可通过更换电控喷油器来实现。
通过凸轮轴设计和采用电控喷油器可实现多次喷射。
(4)继承性好
对原有机械喷油系统发动机改动小。
(5)喷油压力高
喷射压力可达到250MPa,可满足欧Ⅲ、欧Ⅳ排放所需的高压喷射压力,大大改善了燃油经济性,提高了排气净化性。
(6)排气净化性好
达到欧Ⅲ排放,加上电控喷油器可以达到欧Ⅳ。
(7)喷油规律好
喷油规律先缓后急,符合理想柴油机放热规律要求,有利于降低NOx的排放,有利于降低排放和燃烧噪声。
(8)供油能力强
可进行各缸独立控制,特别适用于大功率的中、重型柴油机。
(9)适应能力强
相对于电控共轨系统来说,电控单体泵系统对燃油品质的要求较低。
(10)安全可靠性高
没有持续的喷射高压源带来的安全隐患,排放稳定性好。
对于中、重型柴油机来说,系统零部件比电控共轨系统成熟,使用寿命长。
(11)一致性控制好
各缸平衡控制策略提供了较好的各缸供油一致性,单体泵自校正策略确保了生产一致性控制,电控系统自学习、自诊断策略确保了使用期内各缸性能一致性控制。
(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
采用凸轮轴驱动产生喷射压力,决定了喷射压力与发动机转速和喷油量有关,它不能保持恒定的高压喷射压力,在低速小负荷时燃油压力必然会受到影响。
(2)工作性能上存在劣势
电控共轨系统采用“时间-压力”控制式,工作性能更完善,是目前柴油机技术的重点发展方向。
(3)技术研发上跟不上电控共轨系统
电控共轨系统技术更成熟,各国投入的研发精力更多,是目前柴油机技术的重点发展方向。
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。
图2奔驰重卡Actros应用了单体泵燃油喷射技术
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。
图3DelphiEUP系统
图4BoschEUP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。
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。
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。
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
单体泵柴油喷射系统在结构上可分为两种形式,一种是泵喷嘴系统UIS(UnitInjectorSystem),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。
另一种是单体泵系统UPS(UnitPumpSystem),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。
图电控泵喷嘴系统和电控单体泵系统
图电控泵喷嘴和电控单体泵
2、单体泵的基本结构
图3-2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、电控单体泵系统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
根据油门开度与柴油机转速计算出油门油量,从而司机可以控制柴油机转速与车辆运行速度。
(2)目标喷油定时控制
根据排放、油耗、功率和其他性能,如冷起动、噪声等多方面综合要求确定最优喷油定时。
(3)油量及喷油定时的补偿控制
根据环境参数、运行参数的变化,如大气压力,大气温度,冷却水温,机油。
(4)冷起动及怠速稳定性的控制
油门踏板及发动机转速决定基本启动油量和定时,通过水温补偿与喷油定时调节快速实现冷起动——暖机——怠速全过程。
通过各缸爆发转速与平均转速比较,并对各缸进行油量调节,实现稳定怠速。
(5)智能动力控制
短期超载,即短期增大输出扭矩的限制值,以方便司机不换挡爬坡。
(6)可变怠速控制
根据各种温度、蓄电池电压与空调请求调节怠速运行速度。
ECU控制系统可识别控制值与实际值的偏差,系统的自适应功能就利用监测到的这些偏差,对电脑原始数据不断修正,使电控系统具有更好的适应能力。
(7)最高转速控制
在高转速运行或冷机状态下限制喷油量,避免柴油机因过大的机械应力或热负荷。
(8)最大供油量控制
根据柴油机转速与其他车辆运行参数,对指令油量进行限制,从而保证柴油机免受因过大的机械应力与热负荷而导致的损害。
(9)单体泵校正
对每个单体泵进行修正,以提高各缸均匀性和一致性。
(10)自动监控、安全保护与自适应控制
ECU可以监测和发现电控系统故障,并向使用、维修人员及时显示。
若传感器出现故障,可直接利用储存在ECU中不经修正的目标值或用传感器继续工作。
若ECU本身出现故障,则切换到备用回路继续工作。
(11)其它控制
怠速微调、长怠速停机和CAN通讯等。
六、典型电控单体泵系统工作原理
——DEUTZ电控单体泵系统-Bosch
1、DEUTZ电控单体泵柴油机
2、电控单体泵燃油喷射系统的工作原理
电控系统在发动机上布置(图2):