电控组合式单体泵维修_图文

1、第四章 电控组合式单体泵 董尧清 教授 同济大学 汽车学院 2011年5月 国柴油机电控燃油系统技术路线之角逐与前景分析 实践和研究表明：电控高压共轨系统、电控单体泵系统、组合式电控单体 泵系统、电控泵喷嘴系统、电控直列泵系统等都有满足目前国和将来国排 放要求的能力。市场用户将根据这五种系统个自的技术特点，结合成本、性 能、匹配、售后服务等各方面因素考虑综合选用。 电控高压共轨系统 电控单体泵系统 组合式电控单体泵系统 电控泵喷嘴系统 电控直列泵系统 组合式电控单体泵系统 组合式电控单体泵与普通电控单体泵的比较 普通单体泵 组合式电控单体泵的优势: 与机械泵柴油机通用性好, 减少了发动机制造

2、成本的增加。 组合式电控单体泵的劣势: 1. 2. 3. 高压油管长, 限制了压力提高, 不利喷油规 律的优化。 油泵凸轮扭矩波动大, 激发发动机齿轮室 噪声。 使用附加的油泵凸轮轴, 故障率和制造成 本提高。 集成式单体泵 成都威特电喷有限责任公司 Weite 成都威特电喷有限责任公司2003年成立的成都威特电喷有限责任公司是国家高新技术企业。它与清华大学、玉柴等单位合作走外挂式电控组合式单体泵的发展道路,通过几年的努力,已取得可喜成绩。这种外挂式组合式电控单体泵采用第二代电磁阀时间控制式电控喷油系统,即在每个柱塞单元的上部设置了一个微型高速电磁阀,燃油升压通过凸轮实现,而喷油时间和喷油量由

3、电磁阀的接通/断开来控制。泵端最高供油压力可达135MPa,有四缸和六缸两种设计,可满足国内市场的大多数轻型和中型车用柴油机产品的配套要求。该系统能满足发动机实现国排放法规,标定/使用/维护过程相对简单,制造成本较低,尺寸和安装方式与传统的机械式喷油泵相同,发动机无需作大的变动。目前威特WP2000型外挂式组合式电控单体泵已成功地与十余种国产中型车用柴油机匹配,其中多数已通过国排放认证。威特开发的组合式电控单体泵组合式电控单体泵技术是在电控单体泵基础上发展而成,具有如下优势:技术成熟;具有满足欧IV 以上排放法规的潜力;结构相对简单,使用可靠性高;制造技术相对容易, 便于国产化;相对于传统的柱

4、塞式高压泵有一定的继承性。与电控单体泵相同。组合式电控单体泵通过一个高速电磁阀的开启和关闭达到对喷油定时和喷油量的控制,属于时间控制式系统,与位置控制式系统相比,动态反应更快。组合式电控单体泵技术与电控单体泵的主要不同之处在于它不是以单体形式存在而是以集成形式存在,数支泵芯单元被集成在一个泵箱内,这些泵芯单元实际上就是重新设计的微型单体泵。组合式电控单体泵的机械结构甚至比传统的机械直列泵简单,零件数目少, 可望达到较高的可靠性。组合式电控单体泵的主要结构特点高压泵箱采用全封闭式结构,刚性好,确保了喷射压力的提高;泵箱设计很紧凑,材料采用铝合金,外形尺寸,重量和机械接口与传统的机械直列泵相似,便

5、于现有机型的安装布置。凸轮轴设计增设了足够的中间支承以提高刚度。凸轮工作段较长,采用等速设计,实现较理想的喷油规律。采用了阻尼式出油阀,既保证了稳定的喷油规律, 又避免了成本上升。设置了大流量的转子式低压输油泵或双作用柱塞式低压输油泵。系统集成度很高,凸轮信号盘集成在凸轮轴上,凸轮信号传感器设置在泵箱上,方便了系统的安装。组合式电控单体泵系统示意图一 威特组合式电控单体泵V2000型四缸泵V2000型六缸泵V1000型四缸泵 威特组合式电控单体泵I 型II 型最大喷射压力(泵端 MPa>120>135最大循环喷油量 mm 3 /循环100140最大允许工作转速转/分< 180

6、0<1400匹配发动机功率kW/缸<30<40匹配发动机缸数44、 6I型泵具有同机械式 PM型泵类似的尺寸,相同的机械接口;II 型泵具有同机械式 P型泵类似的尺寸,相同的机械接口;II 型泵的喷射压力可达135 MPa(泵端,相当于BOSCH VP44电控分配泵的水平;I型泵和II 型泵喷油量可满足国内市场的大多数轻型和中型车用柴油机产品的需要;喷射压力波形与电控单体泵相似,喷油终了时的压力下降很迅速; B 阶段产品在2007年5月份开始小规模量产,月产量在 500 台左右;二期工程启动后已在 2008年6月形成月产6000台的大规模量产能力。 威特组合式电控单体泵WP系

7、列产品在电控单体泵的基础上开发而成;高喷射压力;灵活的喷油定时控制;与机械直列式泵相似的尺寸和机械连接;对燃油质量的敏感度相对较低;产品耐久性较好;生产成本较低。WP2000 WP1000 威特WP 系列产品主要技术指标> 130 >120最大喷射压力 (泵端( MPa > 130 > 160最大喷射压力 (嘴端( MPa 1400 1800最高额定转速( r/min 10 11 9 10柱塞直径( mm 1513.7凸轮升程( mm 中、重型车用柴油机轻型车用柴油机应用范围< 200< 100最大循环喷射量(mm 3/cyc WP2000WP1000威特组

8、合式电控单体泵系统的组成及主要技术参数1组成单体泵:DB110167 (玉柴YC6G用型号DB110127ECU电控单元 :ECU0402线束部件 :XS0403(发动机台架试验线束传感器 : 同YC6G机喷油器总成:流量 850 ml/30 s/10 MPa高压油管:1.8×6.3×540 mm2 系统总体技术指标循环喷油量:标定工况 204 mm3/str.标定点泵端峰值压力:160 MPa柴油机最大许用转速:3000 r/min电源要求:DC28V(输入电压工作环境温度:单体泵总成 -30120ECU电控单元 -3085线束部件 -30120单体泵总成: 最大许用泵端

9、压力 180 MPa组合式电控单体泵三维模型及强度分析 威特组合式电控单体泵的可靠性设计 DFEMA 分析（设计潜在失效模式及后果分析） 2000 小时油泵台架耐久性试验, 重点考核两对偶件、凸轮轴、轴承。 发动机台架耐久性试验。 电控单元的环境可靠性试验，包括振动、冲击、高低温、盐雾、电磁兼容等。 电磁铁密封性结构优化。 转子式输油泵转子寿命的提高。 关键受力部件热处理工艺优化。 高压泵在发动机上安装方式的优化。 威特组合式电控单体泵的均一性设计 单体泵油量/脉宽之间的关系 - 修正前 电磁阀的一致性 油量 165 145 450rpm 700rpm ¾ 电磁阀偶件几何精度的一致性

10、控制； ¾ 电磁阀升程和气隙的一致性控制； ¾ 电磁阀驱动波形的优化； ¾ 电磁阀衔铁设计和材料选择的优化； ¾ 电磁铁电磁参数的优化。 控制策略 125 105 1100rpm 85 65 45 3.5 4.5 5.15 5.25 6.75 脉宽 7 7.725 9 10.3 单体泵油量/脉宽之间的关系- 修正后 145 450rpm 700rpm 135 125 115 105 95 85 75 1100rp m 油量 65 55 45 3.5 4.5 5.15 5.25 6.75 脉宽 7 7.725 9 10.3 ¾ 利用电磁阀关闭点信

11、号进行反馈的喷油脉宽闭环控制。 ¾ 对出厂产品进行喷油量测试和编码，然后根据编码采用调整喷油脉宽的方 法进行喷油量修正以满足均一性标准。 ¾ 分缸平衡模块，在怠速附近通过测量对应各缸的发动机瞬态转速的不均匀 性来调整各缸的喷油量，达到发动机平稳工作的目标。 威特组合式电控单体泵总成设计方案的演变 概念样机阶段 性能样机阶段 可靠性样机阶段 生产样机阶段 威特量产线关键设备 中孔座面磨 珩磨机 挤压研磨机 外圆磨 威特自主开发的电喷技术得到广泛应用 组合式电控单体泵技术一经推出，便得到国内汽车柴油机行业的普遍关注和 广泛接受，先后有10 多个主要汽车柴油机厂家与威特签署了配试

12、组合式电 控单体泵的协议。 2006年1月国家环保部门开始公告第1批国排放柴油机，威特是首家上公告 的国内燃油系统供应商，配玉柴首款国柴油机YC6G240-30于2006年3月 27日公告，截止到2008年3月已有71款配备威特电喷技术的柴油机完成了国 的公告。 到现在为止，已有玉柴、扬柴、天津雷沃、大柴、锡柴、东风康明斯、东风 朝柴、北汽福田等10多家主要汽车柴油机企业在匹配或开始向市场推出配备 威特组合式电控单体泵的国柴油机产品。自2007年以来,威特已向这些厂 家交付了4200 套组合式电控单体泵系统。 威特用户一览 威特配备组合式电控单体泵产品的部分车辆 应用组合式电控单体泵的玉柴YC

13、6M国3重型柴油机 装有组合式电控单体泵系统的柴油机 威特系统同类产品的应用情况 华柴四缸机(四气门，单缸功率50 kW 单体泵型号DB110167 性能：排放认证试验（NOX：4.42 g/kW.h； PM：0.071 g/kW.h； 烟度：0.36 m-1） 可靠性：单体泵通过油泵台架2000h全速全负荷可靠性试验、通过 发动机台架1000h全速全负荷可靠性试验。 玉柴YC4E国3柴油机 缸径×行程：110×112 mm， 排量4.26 L； 在引进福特6112产品和技术基础 上开发； 功率覆盖140180 PS； 选用BOSCH电控高压共轨系统； 四气门缸盖。 机型

14、YC4E140-30 YC4E160-30 YC4E180-30 排量 L 功率 kW 103 标定转速 r/min 2500 2500 2500 最大扭矩 N.m 500 600 630 最大扭矩转速 r/min 1600 1600 1600 4.257 118 132 玉柴4E-30国3柴油机应用组合式电控单体泵系统 功率覆盖140170PS 选用成都威特组合式电控单体泵系统 投产时间: 2007年11月 机型 YC4E140-30 YC4E160-30 YC4E170-30 排量 (L 功率 (kW 103 标定转速 (r/min 2600 2600 2600 最大扭矩 (N.m 430

15、 550 590 最大扭矩转速 (r/min 1600 1600 1600 4.257 118 125 威特近期发展计划 2008年6月汪氏集团易控电喷公司与成飞集团威特电喷公司已合资，合资后 的汪氏威特电喷公司注册资本为4亿元。 2008年11月第一条8万台组合式电控单体泵量产线已建成, 第二条8万台组 合式电控单体泵量产线已开始设备采购,2009年可建成。到时将形成近20万 套组合式电控单体泵的量产能力。 组合式电控单体泵产品 WP2000 将通过增加凸轮升程和加强泵箱刚度等措 施应用到输出功率为300KW的重型柴油机上，同时通过喷射压力的进一步 提高来满足国IV排放法规的要求。 组合式电

16、控单体泵产品 WP1000 将通过实现靴形喷射模式减少燃烧噪音等 措施，研究在乘用车发动机上应用的可行性。 将加速共轨系统的开发力度,力争在2010年向市场批量投放产品。 开发满足国IV要求的升级组合式电控单体泵。 满足国IV要求的升级组合式电控单体泵技术方案 无DPF和SCR的欧IV技术的核心是 要配备先进燃油喷射系统。威特计 划对电控组合泵技术进行技术升级。 包括强化的电控高压泵和电控喷油 器。 升级组合式电控单体泵系统将具有 以下新特点： ¾ 可调节的喷油器开启压力； ¾ 后喷射能力； ¾ 喷射压力增至180 MPa 以上； ¾ 低速工况的喷射压力

17、增加。 威特升级组合式电控单体泵系统- 强化的高压泵 增强的泵箱刚度延长的凸轮工作段承载能力更高的轴承加大的滚轮宽度上述设计改进确保了喷射压力增至180 MPa 以上。威特升级组合式电控单体泵系统-电控喷油器 紧凑的喷油器设计;工作原理与共轨喷油器相似;微型电磁控制阀设置在喷油器中部;低惯量运动件以提高动态反应。通过调整喷油器电磁阀相对于高压泵电磁阀的开启时间,就可改变喷油器启喷压力,喷油器电磁阀在主喷射后的再次开启就可实现后喷射。威特升级组合式电控单体泵系统与高压共轨系统对比高适度喷油器制造工艺要求是否可调喷射压力矩形先缓后急/矩形 喷射规律是否予喷射是是后喷射直接调喷射压力是启喷压力<

18、; 160> 180 最高喷射压力(MPa 二代高压共轨系统升级组合式电控单体泵威特满足国IV要求的升级组合式电控单体泵技术开发计划威特目前的首要目标是建成年产8万套组合式电控单体泵的量产线,目前,生产车间已经完工,主要国外设备正在陆续到位。为满足国IV排放法规的升级组合式电控单体泵系统开发项目已启动,计划在2010 年完成系统试制并开始用户匹配试验,2011年开始进入批量生产。其中强化后的组合式电控单体泵将在2009年之内开发完成。亚新科衡阳组合式电控单体泵系统 功率/缸 最大喷油量/转 喷油泵最高转速 最大泵端压力 泵体材料及形式 45 kW/缸 300 mm³/ r/min 1365 r/min 140 MPa 铝合金, 全封闭式 玉柴YC6J