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1、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（Electronically Controlled Unit Pump System）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
2、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： 由凸轮轴通过挺柱驱动，结构紧凑，刚度好。 喷油压力可以高达1600bar。 较小的安装空间。 高压油管短，且标准化。电磁阀图
3、1 电控单体泵总成图2 机械式喷油泵总成 调速性能好，适用不同用途发动机，任意设定调速特性。 具有自排气功能。 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108130（mm），2012的缸径冲程为101126（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20
4、12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3 1013系列发动机电控单体泵外形高压油管单体泵图4 2012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：l 整体插入式高压泵：l 快速作用的电磁阀；l 较短的高压油管；l 喷油器总成。加上供
5、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
6、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。P4.5bar，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
7、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10mm，喷射压力1600bar；挺柱：直径32mm，滚轮直径24mm凸轮桃：基圆直径36mm，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,
8、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。电控单体泵喷油器凸轮桃挺柱图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
9、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。 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 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1600ba
10、r。定子衔铁挺柱总成电磁阀针阀柱塞 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 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
11、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：311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。
12、312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。313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。314 取出垫片。315 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32装配步骤：321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
13、。322 调整垫片（厚度2.4mm）装配在挺柱中心。323 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5Nm，然后按30 Nm拧紧。324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
14、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1 3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。31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
15、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（220230）bar时，喷油器可继续使用。3.1.7 喷油器开启压力的调整 松开喷油嘴锁紧螺帽 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
16、件。 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。 检查中间盘的表面的磨损情况，定位销是否安装。 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。 放入压缩弹簧 放入承压销，中心颈面向调压弹簧。 放入中间盘，定位销插入喷油器体端面孔中。 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。 旋上喷油嘴锁紧螺帽。
17、锁紧喷油嘴锁紧螺帽，紧固力矩(3040)Nm 在喷嘴测试仪上重新检测开启压力，为220bar。 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
18、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(1621)Nm高压油管六、高压油管图1 4高压油管61 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。62 高压油管的
19、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5Nm,之后拧紧至(303.5)Nm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.出油口进油口限压阀图1 5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
20、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
21、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1 7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
22、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183.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(010)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=(1014)L/min, n=5375r/min,P=250kPa；3.
23、4限压阀开启压力:P500kPa 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。燃油输油泵及连接板合件 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1 9 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。4332
24、11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l 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。l 向燃油箱中加入燃油，燃油品质符合GB/T19147车用柴油。l 燃油输油泵不工作。l 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。l 燃油滤清器阻塞。l 拆下燃油进油管c连接发动机进油口
25、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。l 供油系统中有空气。l 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。l 供油系统中有空气。l 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。l 供油系统中有空气。l 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。l 燃油中水分过多。l 使用符合标准的燃油。l 非供油系统因素。l 检查其他系统。发动机功率不足l 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，
26、检测油路压力，在发动机转速为2300rpm时，压力4.5bar。l 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。l 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。l 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。l 喷油嘴雾化不好。l 拆下喷油器检测并更换。l 喷油嘴积炭过多。l 拆下喷油器检测并更换。发动机功率不足l 喷油嘴滴油。l 拆下喷油器检测并更换。l 发动机缺缸。l 拆下喷油器检测并更换。发动机油耗高l 喷油嘴雾化不好。l 拆下喷油器检测并更换。l 喷油嘴积炭过多。l 拆下喷油器检测并更换。l 喷油嘴滴油。l 拆下喷油器检测并更换。发动机抖动明显l 缺缸l 拆下喷油器检测并更换。输油泵漏油l 泵盖处O型圈损坏l 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(Nm)1正卡套锥面密封50702环型接头垫密圈密封44543环型接头垫密圈密封35434正卡套锥面密封4050图21燃油箱在整车上的装配十燃油箱拆装油箱注意事项l 使快插接头的密封圈完好无损；l 固定托架的螺栓拧紧力矩为（260280）Nml 紧固箍带螺母的拧紧力矩为（8090）Nm