BF6M1013电控单体泵供油系统培训教材.docx
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BF6M1013电控单体泵供油系统培训教材
BF6M1013电控单体泵供油系统
中国第一汽车集团公司
电控单体泵供油系统
（ElectronicallyControlledUnitPumpSystem）
一、概述
电控单体泵供油系统，顾名思义，它的供油系统的核心部件喷油泵是单体的，单个的。
与传统的机械式喷油泵相比，在结构形式上主要有两点不同，一是每个油泵都是独立的，分别安装在发动机气缸体上，对应每一气缸在气缸体上有安装单体泵的孔，六缸柴油机就有六个单体泵，（四缸柴油机就有四个单体泵），这六个单体泵是由整个发动机的凸轮轴来驱动，也就是说单体泵一般作为整体部件装在柴油机的气缸体上，由配气凸轮轴上的喷射凸轮驱动。
而传统的六缸柴油机的机械式喷油泵是布置在整机缸体的外侧，通过外部托架固定在发动机缸体上，在喷油泵泵体内，有一根凸轮轴，专门驱动六套柱塞，通常称作一台喷油泵。
第二点不同是电控单体泵的上部有电磁阀，电磁阀能够按照特性图谱的数据精确地控制喷射正时及喷油时间。
传统的机械式喷油泵是位置控制，通过控制齿条的位置来控制油量，无法控制提前角的柔性，见图1。
图2为传统的机械式喷油泵。
单体泵是最新的技术之一，它使燃烧更适合工况的需要，因而燃烧更充分，效率更高，降低了排气污染和燃油消耗率。
它还有以下优点：
1由凸轮轴通过挺柱驱动，结构紧凑，刚度好。
2喷油压力可以高达1600bar。
3较小的安装空间。
④高压油管短，且标准化。
图1电控单体泵总成
图2机械式喷油泵总成
⑤调速性能好，适用不同用途发动机，任意设定调速特性。
⑥具有自排气功能。
⑦换泵容易。
目前一汽生产的电控单体泵供油系统的发动机主要有两大系列，一是1013系列，一是2012系列，分别以BF6M1013-28E3、BF6M2012-21E3为基本型，其中B代表增压机型，F代表高速四冲程机型，6代表六缸，M代表水冷，10或20代表产品序列号，13或12代表活塞冲程，1013的缸径×冲程为108×130（mm），2012的缸径×冲程为101×126（mm），后边的28或21代表发动机的功率为280马力或210马力，E3代表满足欧3排放。
对于供油系统，1013系列与2012系列的最大不同是单体泵外形高度不同。
1013高度为229.05mm（压缩后的尺寸）,见图3；2012高度为202.05（压缩后的尺寸），见图4。
本文以下以BF6M1013-28E3为例。
*自由状态155.3
图31013系列发动机电控单体泵外形
高压油管
单体泵
图42012系列发动机电控单体泵外形
二．电控单体泵供油系统构成
喷油器
图5单体泵系统在发动机中布置
如图5所示，是典型的单体泵系统在发动机中的布置，称为PLD系统。
电控单体泵供油系统是带时间控制的模块式装置，发动机每个气缸都配有一个单独的模块，主要组件：
●整体插入式高压泵：
●快速作用的电磁阀；
●较短的高压油管；
●喷油器总成。
加上供油回路，单体泵供油系统组成如图6所示：
图6柴油供给系统组成
1-柴油箱2-燃油进油管3–燃油输油泵4–滤清器前燃油管5–燃油滤清器6–滤清器后燃油管7–单体泵
8–高压油管9–喷油器10–限压阀11–回油管12–回油管13–燃油箱内进回油管距离规定
1．低压油路
柴油从柴油箱1出来，经过燃油输油泵3进入柴油滤清器5过滤之后，非电控机型则进入铸在缸体内的低压油室，回油也在此油室内，低压油室的压力为5bar。
电控发动机柴油从柴油滤清器出来之后，从外部接头进入连接电控单体泵的金属低压油路，每个泵都单独与外面的燃油进油管连接。
燃油回油通道铸在气缸体上，如图7所示。
燃油温度传感器
高压油管
外部接头
低压油路
图7电控发动机低压油路
低压油路中压力的稳定对发动机的功率输出是至关重要的。
在发动机出现功率不足的情况时，应首先测量低压油路的压力，测量位置为低压油路外部接头处。
P≥4.5bar，在发动机转速为2300r/min时。
2.高压油路
低压油路内的燃油从单体泵7经过很短的高压油管8到喷油器9，当压力达到220bar时，喷油器开启，将燃油呈雾状喷入到燃烧室，与空气混合而形成可燃混合气。
从柴油箱到金属燃油管接头这段油路中的油压是由燃油输油泵建立的，而输油泵在发动机额定转速下的出油压力一般为5bar左右，故这段油路称为低压油路，只用以向单体泵供给滤清的燃油。
从单体泵到喷油器这段油路中的油压是由单体泵建立的，为1600bar左右。
3．燃油回流
由于输油泵的供油量比单体泵的出油量大10倍以上，大量多余的燃油经限压阀10和回油管12流回柴油箱，并且利用大量回流燃油驱净油路中空气，有自动排气功能。
4．燃油温度传感器
用于燃料的油温，燃料喷射量的修正。
三、电控单体泵供油系统在发动机中的布置与主要结构
见图8
喷油器：
位置倾斜20°，无回油喷油器，喷射压力1800bar；
电控单体泵：
型号：
PLD12A，倾斜10°，柱塞直径ф10mm，喷射压力1600bar；
挺柱：
直径ф32mm，滚轮直径ф24mm
凸轮桃：
基圆直径ф36mm，行程14mm
高压油管:
各缸形状完全一致，其展开长度为196mm,外径6mm,内径1.8mm；
通过一个齿轮副的稳定的凸轮轴驱动；
低燥声，高承重比率啮合；
发动机飞轮侧凸轮轴驱动，与配气机构共用一根凸轮轴，形成稳定的一级驱动；
机械和电子喷射可以平行应用。
图8布置与主要结构
四、电控单体泵
高压接头
回油通道
直径10mm柱塞，钛涂层，耐磨
柱塞弹簧
油孔
燃油回油道及环形腔
定子
燃油进口
图9电控单体泵结构
2．结构及工作原理：
缸体
油泵体
液力控制阀
衔铁
电磁阀针行程止动座
柱塞
弹簧
滚轮
挺柱总成
高压腔
图10电控单体泵结构及工作原理
1.主要功能：
在发动机各种工况下，按照整机要求定时、定量供给高压燃油，使各缸能够正常工作，发出要求的功率，扭矩，同时满足排放标准。
它对发动机的性能、工作可靠性和耐久性起到至关重要的作用，是燃油供给系统的核心部件。
2.结构及工作原理
结构如图9、10所示。
电控单体泵安装在发动机缸体上，由发动机的配气凸轮轴上的喷射凸轮通过挺柱总成驱动柱塞，挺柱压缩柱塞弹簧。
凸轮上行过程，压缩柱塞弹簧，凸轮下行过程，柱塞弹簧释放，凸轮连续旋转，使柱塞做往复直线运动。
在不通电的情况下，电磁阀是打开的。
1．凸轮在基圆位置时，柱塞位于下止点，高压腔与低压腔中的燃油压力相等。
低压腔
柱塞
高压腔
2．压缩供油：
凸轮轴旋转，凸轮通过挺柱压缩柱塞向上运动，只有在ECU使电磁阀通电并关闭以后，高压区才能形成压力。
高压腔中的燃油在柱塞压缩下产生高压。
泵端燃油压力可达
1600bar。
定子
衔铁
挺柱总成
电磁阀针阀
柱塞
3．喷射：
高压燃油在高压油管中传递，并在到达喷油嘴时压力继续提升在约220bar的压力时，喷嘴打开，燃油喷入到燃烧室中。
喷射压力达到1800bar。
柱塞
4．喷射结束：
在ECU使电磁阀断电并打开以后，高压油腔与低压油腔相通，高压油腔及喷嘴压力也大大下降，喷嘴落座，喷射过程结束。
在柱塞的下一次运动中，重新开始新的过程。
定子
电磁阀针阀
密封面
电磁阀针行
程止动座
电磁阀弹簧
当电磁阀打开时，允许在进油行程把燃油吸入油泵的油缸，在供油行程再经原路排回去。
电控单体泵的控制方式是时间控制，无需在喷油正时与曲轴位置之间有直接的连接。
喷油起始点必须与精确规定的活塞或曲轴位置相对应。
它是靠在曲轴上装一个信号转子，同时在凸轮轴上装有与各缸喷射同步的脉冲信号发生器来完成的。
喷射过程的闭环控制是根据按严格规定的相互关系存贮于电子控制单元中的程序进行的。
装在发动机上的电子控制单元控制着单体泵的电磁阀。
电子控制单元应用数字技术来监测并处理各种输入的传感器信号。
衔铁
3．维修保养：
电控单体泵总成固定在发动机缸体里，机械部分一般不需维修保养，如果该部件一旦出现故障应到供应商指定服务站进行总成整体更换或维修，问题件应由供应商特许专业人员进行检查。
未经允许不可进行部件拆卸、解体。
3.1单体泵总成拆卸步骤：
3．1．1将汽车钥匙开关旋转至锁止位置（LOCK），并在发动机彻底冷却以后，方可进行保养维修操作。
3．1．2分别断开低压燃油管（六缸全部断开）、高压油管、电气线束连接插接件。
需将各缸金属低压油管全部断开，并要注意保持清洁。
3．1．3拆卸电控单体泵总成时，如图11,先将两个固定螺栓松开一部分，（千万不要完全松开，因为如果挺柱处在凸轮的最高点时，完全松开螺栓，单体泵会弹出来，发生意外。
）单体泵会上移，此时转动曲轴，直到看到单体泵下降到停止，这说明挺柱处在凸轮的基圆上，这时再完全松开固定螺栓，拿出单体泵。
3．1．4取出垫片。
3．1．5单体泵的检测须由供应商特许专业人员进行。
垫片
固定螺栓
润滑剂
图11电控单体泵装配图
3．2装配步骤：
3．2．1单体泵上与缸体相接触的密封圈、定位孔，缸体的倒角整个范围内都用润滑剂润滑。
3．2．2调整垫片（厚度2.4mm）装配在挺柱中心。
3．2．3转动曲轴，使单体泵挺柱总成明显处在凸轮基圆上，装入单体泵，装上螺栓，两个螺栓同步预拧紧，力矩为5N·m，然后按30N·m拧紧。
3．2．4螺栓和法兰用铅封标记，在螺栓四周边90°涂上铅封漆。
五、喷油器
1．主要功能：
将油泵提供的高压燃油以一定的空间分布，雾状喷入发动机燃烧室，以便燃油与空气形成有利于燃烧的可燃混合气，可燃混合气燃烧后的排放废气要求达到欧3排放法规。
它是燃油供给系统的关键部件。
2．结构及工作原理
结构如图12所示
喷油器总成在结构上无回油管，可以避免回油管断裂、不密封的危险。
燃油经电控单体泵加压后，由高压油管输送到喷油器进油端，经喷油器滤芯孔、进油道到达喷油嘴偶件，当压力室内压力为220bar时，高压燃油使轴针抬起，燃油经喷孔喷出。
3．维修保养
先看喷油器总成的装配图，见图13
密封锥面
连接螺纹
喷油器体
调压垫片
调压弹簧
定位销
轴针体
喷孔
压力室
轴针
喷油嘴锁
紧螺帽
中间盘
承压销
进油道
滤芯
图12喷油器结构
喷油器压板
喷油器压板螺栓
高压油管
垫密圈
喷油器总成
图13喷油器总成装配图
喷油器总成封闭在气门室罩盖里，如果要总成拆卸时，需先拆卸气门室罩盖。
3．1拆卸步骤：
3.1.1清理喷油器和高压油管连接部分周围区域
3.1.2松开高压油管两端的锁紧螺母，取下高压油管，并妥善保管
3.1.3松开喷油器压板螺栓，取下压板，妥善保管
3.1.4取出喷油器，前端的垫密圈一般也随之带出
喷油器总成的校验，须由专业人员在专用的试验台上进行，在检测喷油器时只能使用符合ISO4113规定的纯净测试油或者是清洁的柴油。
特别注意：
谨防喷油器喷出的雾状柴油渗入皮下组织，可能引起血液中毒。
3.1.5将喷油器连接到喷嘴测试仪上
3.1.6检查开启压力
开启测压计，慢慢压下喷油器杠杆，在压力计指针停止或突然下降点的压力即为开启压力。
开启压力检测值为（220～230）bar时，喷油器可继续使用。
3.1.7喷油器开启压力的调整
⑴松开喷油嘴锁紧螺帽
⑵拆开顺序
1.喷油嘴锁紧螺帽
2.喷油嘴偶件
3.中间盘
4.承压销
5.调压弹簧
6.调压垫片
在干净的柴油中清洗所有的部件。
⑶轴针和轴针体是一对精密配合偶件，不可以互换更不可以弄混淆。
不要用手指触摸轴针。
当轴针体在竖直位置时，轴针应能凭借自身重量慢慢自行滑进轴针体内。
注意：
如果轴针不能平顺滑落，要在柴油中再继续清洗喷油嘴偶件。
必要时要更换喷油嘴偶件。
新的喷油嘴偶件同样要在干净的柴油中清洗。
⑷检查中间盘的表面的磨损情况，定位销是否安装。
⑸放入调压垫片
注意：
开启压力取决于垫片的厚度,调整垫片越厚则开启压力越大。
⑹放入压缩弹簧
⑺放入承压销，中心颈面向调压弹簧。
⑻放入中间盘，定位销插入喷油器体端面孔中。
⑼安装喷油嘴偶件，针阀体上的定位销孔要和中间盘上的定位销相配合。
注意：
轴针千万不要掉出轴针体。
⑽旋上喷油嘴锁紧螺帽。
⑾锁紧喷油嘴锁紧螺帽，紧固力矩（30～40）N·m
⑿在喷嘴测试仪上重新检测开启压力，为220bar。
⒀紧固检查
按下测压计手柄直至压力达到比上一次开启压力读数低约20bar。
如在10秒内没有滴漏现象，表明喷油器紧固正常。
在有滴漏的情况下，喷油器必须拆解并清洗干净，再进行装配，如果这样还不能防止滴漏，则此喷油器必须更换。
3.2打压及喷雾试验
打压试验可以通过听到的声音简易地检查轴针在轴针体中的运动。
新的喷油器会发出与使用过的喷油器不同的喷雾声，由于轴针在轴针体中的磨损可引起损坏，如果尽管清洗后的喷油器仍不能发出正常的喷雾声，则必须更换。
一个正常使用的喷油器，在手柄快速的运动中，应发出清晰的
喷雾声，同时应呈现出良好的喷雾形式。
新的喷油器和旧的喷油器喷雾形式会有显著不同。
欧3喷油器为7孔。
3.3安装步骤
注意：
安装喷油器须使用新的专用密封垫，是铜密封垫，厚度为1.5mm。
3.3.1在喷油器总成放铜密封垫处涂少许润滑脂
3.3.2装上铜密封垫
3.3.3装上喷油器总成，总成标识远离电控单体泵方向
3.3.3搁上两个压板
3.3.4拧紧压板螺栓至（16～21）N·m
高压
油管
六、高压油管
图14高压油管
6．1概述
电控单体泵供油系统的高压油管各缸形状完全一致，且长度短,不变形，其展开长度为196mm,外径6mm,内径1.8mm,能承受的工作压力为1800bar，端头采用锥面密封。
6．2高压油管的安装
6.2.1将高压油管置于单体泵和喷油器总成上，同时检验锥面是否与单体泵总成出油口的锥面和喷油器总成进油口的密封锥面正确配合。
6.2.2预紧两端锁紧螺母至5N·m,之后拧紧至
（30±3.5）N·m
注意：
高压油管只能使用一次，不允许再弯曲，
七、燃油输油泵
1．主要功能
在发动机各种工况下，以一定压力和输油量向电控单体泵提供充足的、压力相对恒定的燃油。
是燃油供给系统的关键部件。
它的性能达标与否直接影响着发动机的起动和功率。
外形见图15.
图15燃油输油泵总成
2．结构及工作原理
1—皮带轮2—驱动轴3—螺母4—垫片5—挡圈6—轴承7—骨架油封8—泵体9—外转子10—内转子11—平键12—泵盖13—O型圈14—自攻自锁螺钉15—轴套17—螺堵18—垫片19—柱塞弹簧20—钢球21—柱塞22—柱塞平衡弹簧
泵体8内有一对齿数相差1又相互啮合的内外转子10/9，内转子10通过平键11与驱动轴2联接。
驱动轴2通过轴承6及轴套15支承在泵体8上。
泵盖12用三个自攻自锁螺钉14固紧在泵体8上。
在泵体8的端面上开有一密封槽，装一O型圈13用来防止泵内燃油从泵体与泵盖结合面外泄。
泵体内安装一骨架油封7，防止燃油从驱动轴处外泄。
在泵体内高压油腔与低压腔之间设有一限压阀装置：
由螺堵17、垫片18、柱塞弹簧19、柱塞21、钢球20和柱塞平衡弹簧22组成。
安装在泵体内的轴承用挡圈5卡住。
皮带轮1用垫片4及螺母3固定在驱动轴2上。
低压腔与油封之间有一润滑油孔，泵体上有一溢流孔。
该泵优点：
结构紧凑，体积小，流量脉动小，运转平稳噪声小；
分型面
工作原理：
见图17
外转子
9齿
内转子
8齿
压力室
吸油室
图17燃油输油泵工作原理
该燃油输油泵为转子泵，主要有一对内啮合的内、外转子组成。
外转子齿数9比内转子齿数8多一齿，两转子之间有一偏心距，内转子为主动轮带动外转子异速同向旋转，由内外转子、泵体及泵盖等零件形成两个独立的密封腔。
随着转子的旋转,左半部齿退出啮合，低压腔容积增大形成一定真空度，实现吸油，该腔称为吸油室；右半部齿进入啮合，压油腔容积减小，油压升高，实现泵油，该腔称为压力室。
当压力室油压高于限压阀开启压力时，限压阀钢球开启，压力室和吸油室相通，实现卸压。
燃油输油泵通过带传动直接由曲轴驱动。
见图18
3.燃油输油泵性能
3.1密封性能
轴与轴封配合处不允许漏油;输油泵本体及各密封面处不允许有漏油现象。
3.2吸油能力
在燃油输油泵转速250r/min和出油背压为（0～10）kPa时,输油泵必须在≤30s时间内从出油口输出燃油。
3.3燃油输油泵总成的输油量
Qmin=0.3L/min,@n
=170r/min,P=50kPa；
Qmin=6L/min,@n
=3000r/min,P=500kPa；
QN=（10～14）L/min,@n
=5375r/min,P=250kPa；
3.4限压阀开启压力:
P>500kPa
当压力室油压高于限压阀开启压力时，限压阀钢球压缩柱塞，压力室和吸油室相通，实现卸压。
在低压油路中有空气的情况下,打动手油泵,钢球开启，燃油经柱塞到压力室，是排气功能。
如图19。
图18燃油输油泵在发动机轮系上的布置
4.拆卸步骤
4.1从整机上拆下燃油输油泵及连接板合件
4.2拆下连接板，检查燃油输油泵，燃油输油泵的性能要在专用试验台上进行。
图19限压阀功能
八、回油阀
1．主要功能
控制低压油路中的燃油压力，将多余的燃油引回燃油箱。
2．结构及工作原理
九、燃油供给系统故障诊断与排除
见燃油供给系统示意图，图20，表示了整个供油回路。
燃油进
油管c
卸压阀
燃油进油管b
输油量：
Q=10L/min
在发动机转速2500rpm,
供油压力5bar
回油通道
燃油细滤器总成
燃油输油
泵总成
旁通阀
限压阀
燃油进
油管a
燃油粗滤器
手动输油泵
（与燃油粗滤器一体）
燃油箱
燃油
箱盖
吸油
高度
图20燃油供给系统示意图
燃油供给系统故障诊断与排除
故障现象
诊断
排除
发动机起动不着
●发动机燃油未供上去，燃油箱中燃油液面过低，油箱中的吸油管吸不上来油。
●向燃油箱中加入燃油，燃油品质符合GB/T19147《车用柴油》。
●燃油输油泵不工作。
●燃油输油泵中限压阀上的柱塞卡住，拆下输油泵，由专业人员检测，或修复或更换。
●燃油滤清器阻塞。
●拆下燃油进油管c连接发动机进油口端，打动燃油粗滤器上的手油泵，看是否大量出油，如果不出或很少，更换燃油滤清器。
●供油系统中有空气。
●检查各连接处密封垫片，按规定力矩拧紧各密封接头，各密封处拧紧力矩见附录。
●供油系统中有空气。
●排气。
拆下燃油进油管c连接发动机进油口端，打动燃油粗滤器上的手油泵，直到有大量燃油流出。
这时，一边继续打动手动输油泵，一边进行密封连接。
●供油系统中有空气。
●如果上述两条仍不能排除，检测燃油输油泵，拆开检测各另件，可能油封坏。
●燃油中水分过多。
●使用符合标准的燃油。
●非供油系统因素。
●检查其他系统。
发动机功率不足
●低压油路压力不够。
在发动机低压油管进口处，即连接各单体泵钢管进口处，检测油路压力，在发动机转速为2300rpm时，压力≥4.5bar。
●若油路压力低于4.5bar,就要检测回油阀、燃油输油泵，燃油滤清器。
●供油量不够。
为确认供油量,在发动机高怠速时，回油管处应至少有8升/分的回油量。
●若回油量不足，分别检测燃油输油泵，燃油滤清器，喷油器总成。
●喷油嘴雾化不好。
●拆下喷油器检测并更换。
●喷油嘴积炭过多。
●拆下喷油器检测并更换。
发动机功率不足
●喷油嘴滴油。
●拆下喷油器检测并更换。
●发动机缺缸。
●拆下喷油器检测并更换。
发动机油耗高
●喷油嘴雾化不好。
●拆下喷油器检测并更换。
●喷油嘴积炭过多。
●拆下喷油器检测并更换。
●喷油嘴滴油。
●拆下喷油器检测并更换。
发动机抖动明显
●缺缸
●拆下喷油器检测并更换。
输油泵漏油
●泵盖处O型圈损坏
●拆开输油泵泵盖，更换O型圈。
注意：
表中所列故障诊断均排除之后，由供应商特许专业人员检测电控单体泵。
附录：
燃油供给系统各密封连接处拧紧力矩：
位置
密封型式
拧紧力矩（N·m）
1
正卡套锥面密封
50～70
2
环型接头垫密圈密封
44～54
3
环型接头垫密圈密封
35～43
4
正卡套锥面密封
40～50
图21燃油箱在整车上的装配
十．燃油箱
拆装油箱注意事项
●使快插接头的密封圈完好无损；
●固定托架的螺栓拧紧力矩为（260～280）N·m
●紧固箍带螺母的拧紧力矩为（80～90）N·m
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