電控組合式單體泵維修_圖文

1、第四章 電控組合式單體泵 董堯清 教授 同濟(jì)大學(xué) 汽車學(xué)院 2011年5月 國(guó)柴油機(jī)電控燃油系統(tǒng)技術(shù)路線之角逐與前景分析 實(shí)踐和研究表明：電控高壓共軌系統(tǒng)、電控單體泵系統(tǒng)、組合式電控單體 泵系統(tǒng)、電控泵噴嘴系統(tǒng)、電控直列泵系統(tǒng)等都有滿足目前國(guó)和將來國(guó)排 放要求的能力。市場(chǎng)用戶將根據(jù)這五種系統(tǒng)個(gè)自的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合成本、性 能、匹配、售后服務(wù)等各方面因素考慮綜合選用。 電控高壓共軌系統(tǒng) 電控單體泵系統(tǒng) 組合式電控單體泵系統(tǒng) 電控泵噴嘴系統(tǒng) 電控直列泵系統(tǒng) 組合式電控單體泵系統(tǒng) 組合式電控單體泵與普通電控單體泵的比較 普通單體泵 組合式電控單體泵的優(yōu)勢(shì): 與機(jī)械泵柴油機(jī)通用性好, 減少了發(fā)動(dòng)機(jī)制造

2、成本的增加。 組合式電控單體泵的劣勢(shì): 1. 2. 3. 高壓油管長(zhǎng), 限制了壓力提高, 不利噴油規(guī) 律的優(yōu)化。 油泵凸輪扭矩波動(dòng)大, 激發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪室 噪聲。 使用附加的油泵凸輪軸, 故障率和制造成 本提高。 集成式單體泵 成都威特電噴有限責(zé)任公司 Weite 成都威特電噴有限責(zé)任公司2003年成立的成都威特電噴有限責(zé)任公司是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。它與清華大學(xué)、玉柴等單位合作走外掛式電控組合式單體泵的發(fā)展道路,通過幾年的努力,已取得可喜成績(jī)。這種外掛式組合式電控單體泵采用第二代電磁閥時(shí)間控制式電控噴油系統(tǒng),即在每個(gè)柱塞單元的上部設(shè)置了一個(gè)微型高速電磁閥,燃油升壓通過凸輪實(shí)現(xiàn),而噴油時(shí)間和噴油量由

3、電磁閥的接通/斷開來控制。泵端最高供油壓力可達(dá)135MPa,有四缸和六缸兩種設(shè)計(jì),可滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的大多數(shù)輕型和中型車用柴油機(jī)產(chǎn)品的配套要求。該系統(tǒng)能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)國(guó)排放法規(guī),標(biāo)定/使用/維護(hù)過程相對(duì)簡(jiǎn)單,制造成本較低,尺寸和安裝方式與傳統(tǒng)的機(jī)械式噴油泵相同,發(fā)動(dòng)機(jī)無需作大的變動(dòng)。目前威特WP2000型外掛式組合式電控單體泵已成功地與十余種國(guó)產(chǎn)中型車用柴油機(jī)匹配,其中多數(shù)已通過國(guó)排放認(rèn)證。威特開發(fā)的組合式電控單體泵組合式電控單體泵技術(shù)是在電控單體泵基礎(chǔ)上發(fā)展而成,具有如下優(yōu)勢(shì):技術(shù)成熟;具有滿足歐IV 以上排放法規(guī)的潛力;結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,使用可靠性高;制造技術(shù)相對(duì)容易, 便于國(guó)產(chǎn)化;相對(duì)于傳統(tǒng)的柱

4、塞式高壓泵有一定的繼承性。與電控單體泵相同。組合式電控單體泵通過一個(gè)高速電磁閥的開啟和關(guān)閉達(dá)到對(duì)噴油定時(shí)和噴油量的控制,屬于時(shí)間控制式系統(tǒng),與位置控制式系統(tǒng)相比,動(dòng)態(tài)反應(yīng)更快。組合式電控單體泵技術(shù)與電控單體泵的主要不同之處在于它不是以單體形式存在而是以集成形式存在,數(shù)支泵芯單元被集成在一個(gè)泵箱內(nèi),這些泵芯單元實(shí)際上就是重新設(shè)計(jì)的微型單體泵。組合式電控單體泵的機(jī)械結(jié)構(gòu)甚至比傳統(tǒng)的機(jī)械直列泵簡(jiǎn)單,零件數(shù)目少, 可望達(dá)到較高的可靠性。組合式電控單體泵的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)高壓泵箱采用全封閉式結(jié)構(gòu),剛性好,確保了噴射壓力的提高;泵箱設(shè)計(jì)很緊湊,材料采用鋁合金,外形尺寸,重量和機(jī)械接口與傳統(tǒng)的機(jī)械直列泵相似,便

5、于現(xiàn)有機(jī)型的安裝布置。凸輪軸設(shè)計(jì)增設(shè)了足夠的中間支承以提高剛度。凸輪工作段較長(zhǎng),采用等速設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)較理想的噴油規(guī)律。采用了阻尼式出油閥,既保證了穩(wěn)定的噴油規(guī)律, 又避免了成本上升。設(shè)置了大流量的轉(zhuǎn)子式低壓輸油泵或雙作用柱塞式低壓輸油泵。系統(tǒng)集成度很高,凸輪信號(hào)盤集成在凸輪軸上,凸輪信號(hào)傳感器設(shè)置在泵箱上,方便了系統(tǒng)的安裝。組合式電控單體泵系統(tǒng)示意圖一 威特組合式電控單體泵V2000型四缸泵V2000型六缸泵V1000型四缸泵 威特組合式電控單體泵I 型II 型最大噴射壓力(泵端 MPa>120>135最大循環(huán)噴油量 mm 3 /循環(huán)100140最大允許工作轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分< 180

6、0<1400匹配發(fā)動(dòng)機(jī)功率kW/缸<30<40匹配發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)44、 6I型泵具有同機(jī)械式 PM型泵類似的尺寸,相同的機(jī)械接口;II 型泵具有同機(jī)械式 P型泵類似的尺寸,相同的機(jī)械接口;II 型泵的噴射壓力可達(dá)135 MPa(泵端,相當(dāng)于BOSCH VP44電控分配泵的水平;I型泵和II 型泵噴油量可滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的大多數(shù)輕型和中型車用柴油機(jī)產(chǎn)品的需要;噴射壓力波形與電控單體泵相似,噴油終了時(shí)的壓力下降很迅速; B 階段產(chǎn)品在2007年5月份開始小規(guī)模量產(chǎn),月產(chǎn)量在 500 臺(tái)左右;二期工程啟動(dòng)后已在 2008年6月形成月產(chǎn)6000臺(tái)的大規(guī)模量產(chǎn)能力。 威特組合式電控單體泵WP系

7、列產(chǎn)品在電控單體泵的基礎(chǔ)上開發(fā)而成;高噴射壓力;靈活的噴油定時(shí)控制;與機(jī)械直列式泵相似的尺寸和機(jī)械連接;對(duì)燃油質(zhì)量的敏感度相對(duì)較低;產(chǎn)品耐久性較好;生產(chǎn)成本較低。WP2000 WP1000 威特WP 系列產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)> 130 >120最大噴射壓力 (泵端( MPa > 130 > 160最大噴射壓力 (嘴端( MPa 1400 1800最高額定轉(zhuǎn)速( r/min 10 11 9 10柱塞直徑( mm 1513.7凸輪升程( mm 中、重型車用柴油機(jī)輕型車用柴油機(jī)應(yīng)用范圍< 200< 100最大循環(huán)噴射量(mm 3/cyc WP2000WP1000威特組

8、合式電控單體泵系統(tǒng)的組成及主要技術(shù)參數(shù)1組成單體泵:DB110167 (玉柴YC6G用型號(hào)DB110127ECU電控單元 :ECU0402線束部件 :XS0403(發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)線束傳感器 : 同YC6G機(jī)噴油器總成:流量 850 ml/30 s/10 MPa高壓油管:1.8×6.3×540 mm2 系統(tǒng)總體技術(shù)指標(biāo)循環(huán)噴油量:標(biāo)定工況 204 mm3/str.標(biāo)定點(diǎn)泵端峰值壓力:160 MPa柴油機(jī)最大許用轉(zhuǎn)速:3000 r/min電源要求:DC28V(輸入電壓工作環(huán)境溫度:單體泵總成 -30120ECU電控單元 -3085線束部件 -30120單體泵總成: 最大許用泵端

9、壓力 180 MPa組合式電控單體泵三維模型及強(qiáng)度分析 威特組合式電控單體泵的可靠性設(shè)計(jì) DFEMA 分析（設(shè)計(jì)潛在失效模式及后果分析） 2000 小時(shí)油泵臺(tái)架耐久性試驗(yàn), 重點(diǎn)考核兩對(duì)偶件、凸輪軸、軸承。 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架耐久性試驗(yàn)。 電控單元的環(huán)境可靠性試驗(yàn)，包括振動(dòng)、沖擊、高低溫、鹽霧、電磁兼容等。 電磁鐵密封性結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 轉(zhuǎn)子式輸油泵轉(zhuǎn)子壽命的提高。 關(guān)鍵受力部件熱處理工藝優(yōu)化。 高壓泵在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝方式的優(yōu)化。 威特組合式電控單體泵的均一性設(shè)計(jì) 單體泵油量/脈寬之間的關(guān)系 - 修正前 電磁閥的一致性 油量 165 145 450rpm 700rpm ¾ 電磁閥偶件幾何精度的一致性

10、控制； ¾ 電磁閥升程和氣隙的一致性控制； ¾ 電磁閥驅(qū)動(dòng)波形的優(yōu)化； ¾ 電磁閥銜鐵設(shè)計(jì)和材料選擇的優(yōu)化； ¾ 電磁鐵電磁參數(shù)的優(yōu)化。 控制策略 125 105 1100rpm 85 65 45 3.5 4.5 5.15 5.25 6.75 脈寬 7 7.725 9 10.3 單體泵油量/脈寬之間的關(guān)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 脈寬 7 7.725 9 10.3 ¾ 利用電磁閥關(guān)閉點(diǎn)信

11、號(hào)進(jìn)行反饋的噴油脈寬閉環(huán)控制。 ¾ 對(duì)出廠產(chǎn)品進(jìn)行噴油量測(cè)試和編碼，然后根據(jù)編碼采用調(diào)整噴油脈寬的方 法進(jìn)行噴油量修正以滿足均一性標(biāo)準(zhǔn)。 ¾ 分缸平衡模塊，在怠速附近通過測(cè)量對(duì)應(yīng)各缸的發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)轉(zhuǎn)速的不均勻 性來調(diào)整各缸的噴油量，達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)工作的目標(biāo)。 威特組合式電控單體泵總成設(shè)計(jì)方案的演變 概念樣機(jī)階段 性能樣機(jī)階段 可靠性樣機(jī)階段 生產(chǎn)樣機(jī)階段 威特量產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備 中孔座面磨 珩磨機(jī) 擠壓研磨機(jī) 外圓磨 威特自主開發(fā)的電噴技術(shù)得到廣泛應(yīng)用 組合式電控單體泵技術(shù)一經(jīng)推出，便得到國(guó)內(nèi)汽車柴油機(jī)行業(yè)的普遍關(guān)注和 廣泛接受，先后有10 多個(gè)主要汽車柴油機(jī)廠家與威特簽署了配試

12、組合式電 控單體泵的協(xié)議。 2006年1月國(guó)家環(huán)保部門開始公告第1批國(guó)排放柴油機(jī)，威特是首家上公告 的國(guó)內(nèi)燃油系統(tǒng)供應(yīng)商，配玉柴首款國(guó)柴油機(jī)YC6G240-30于2006年3月 27日公告，截止到2008年3月已有71款配備威特電噴技術(shù)的柴油機(jī)完成了國(guó) 的公告。 到現(xiàn)在為止，已有玉柴、揚(yáng)柴、天津雷沃、大柴、錫柴、東風(fēng)康明斯、東風(fēng) 朝柴、北汽福田等10多家主要汽車柴油機(jī)企業(yè)在匹配或開始向市場(chǎng)推出配備 威特組合式電控單體泵的國(guó)柴油機(jī)產(chǎn)品。自2007年以來,威特已向這些廠 家交付了4200 套組合式電控單體泵系統(tǒng)。 威特用戶一覽 威特配備組合式電控單體泵產(chǎn)品的部分車輛 應(yīng)用組合式電控單體泵的玉柴YC

13、6M國(guó)3重型柴油機(jī) 裝有組合式電控單體泵系統(tǒng)的柴油機(jī) 威特系統(tǒng)同類產(chǎn)品的應(yīng)用情況 華柴四缸機(jī)(四氣門，單缸功率50 kW 單體泵型號(hào)DB110167 性能：排放認(rèn)證試驗(yàn)（NOX：4.42 g/kW.h； PM：0.071 g/kW.h； 煙度：0.36 m-1） 可靠性：?jiǎn)误w泵通過油泵臺(tái)架2000h全速全負(fù)荷可靠性試驗(yàn)、通過 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架1000h全速全負(fù)荷可靠性試驗(yàn)。 玉柴YC4E國(guó)3柴油機(jī) 缸徑×行程：110×112 mm， 排量4.26 L； 在引進(jìn)福特6112產(chǎn)品和技術(shù)基礎(chǔ) 上開發(fā)； 功率覆蓋140180 PS； 選用BOSCH電控高壓共軌系統(tǒng)； 四氣門缸蓋。 機(jī)型

14、YC4E140-30 YC4E160-30 YC4E180-30 排量 L 功率 kW 103 標(biāo)定轉(zhuǎn)速 r/min 2500 2500 2500 最大扭矩 N.m 500 600 630 最大扭矩轉(zhuǎn)速 r/min 1600 1600 1600 4.257 118 132 玉柴4E-30國(guó)3柴油機(jī)應(yīng)用組合式電控單體泵系統(tǒng) 功率覆蓋140170PS 選用成都威特組合式電控單體泵系統(tǒng) 投產(chǎn)時(shí)間: 2007年11月 機(jī)型 YC4E140-30 YC4E160-30 YC4E170-30 排量 (L 功率 (kW 103 標(biāo)定轉(zhuǎn)速 (r/min 2600 2600 2600 最大扭矩 (N.m 430

15、 550 590 最大扭矩轉(zhuǎn)速 (r/min 1600 1600 1600 4.257 118 125 威特近期發(fā)展計(jì)劃 2008年6月汪氏集團(tuán)易控電噴公司與成飛集團(tuán)威特電噴公司已合資，合資后 的汪氏威特電噴公司注冊(cè)資本為4億元。 2008年11月第一條8萬臺(tái)組合式電控單體泵量產(chǎn)線已建成, 第二條8萬臺(tái)組 合式電控單體泵量產(chǎn)線已開始設(shè)備采購(gòu),2009年可建成。到時(shí)將形成近20萬 套組合式電控單體泵的量產(chǎn)能力。 組合式電控單體泵產(chǎn)品 WP2000 將通過增加凸輪升程和加強(qiáng)泵箱剛度等措 施應(yīng)用到輸出功率為300KW的重型柴油機(jī)上，同時(shí)通過噴射壓力的進(jìn)一步 提高來滿足國(guó)IV排放法規(guī)的要求。 組合式電

16、控單體泵產(chǎn)品 WP1000 將通過實(shí)現(xiàn)靴形噴射模式減少燃燒噪音等 措施，研究在乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的可行性。 將加速共軌系統(tǒng)的開發(fā)力度,力爭(zhēng)在2010年向市場(chǎng)批量投放產(chǎn)品。 開發(fā)滿足國(guó)IV要求的升級(jí)組合式電控單體泵。 滿足國(guó)IV要求的升級(jí)組合式電控單體泵技術(shù)方案 無DPF和SCR的歐IV技術(shù)的核心是 要配備先進(jìn)燃油噴射系統(tǒng)。威特計(jì) 劃對(duì)電控組合泵技術(shù)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。 包括強(qiáng)化的電控高壓泵和電控噴油 器。 升級(jí)組合式電控單體泵系統(tǒng)將具有 以下新特點(diǎn)： ¾ 可調(diào)節(jié)的噴油器開啟壓力； ¾ 后噴射能力； ¾ 噴射壓力增至180 MPa 以上； ¾ 低速工況的噴射壓力

17、增加。 威特升級(jí)組合式電控單體泵系統(tǒng)- 強(qiáng)化的高壓泵 增強(qiáng)的泵箱剛度延長(zhǎng)的凸輪工作段承載能力更高的軸承加大的滾輪寬度上述設(shè)計(jì)改進(jìn)確保了噴射壓力增至180 MPa 以上。威特升級(jí)組合式電控單體泵系統(tǒng)-電控噴油器 緊湊的噴油器設(shè)計(jì);工作原理與共軌噴油器相似;微型電磁控制閥設(shè)置在噴油器中部;低慣量運(yùn)動(dòng)件以提高動(dòng)態(tài)反應(yīng)。通過調(diào)整噴油器電磁閥相對(duì)于高壓泵電磁閥的開啟時(shí)間,就可改變噴油器啟噴壓力,噴油器電磁閥在主噴射后的再次開啟就可實(shí)現(xiàn)后噴射。威特升級(jí)組合式電控單體泵系統(tǒng)與高壓共軌系統(tǒng)對(duì)比高適度噴油器制造工藝要求是否可調(diào)噴射壓力矩形先緩后急/矩形 噴射規(guī)律是否予噴射是是后噴射直接調(diào)噴射壓力是啟噴壓力<

18、; 160> 180 最高噴射壓力(MPa 二代高壓共軌系統(tǒng)升級(jí)組合式電控單體泵威特滿足國(guó)IV要求的升級(jí)組合式電控單體泵技術(shù)開發(fā)計(jì)劃威特目前的首要目標(biāo)是建成年產(chǎn)8萬套組合式電控單體泵的量產(chǎn)線,目前,生產(chǎn)車間已經(jīng)完工,主要國(guó)外設(shè)備正在陸續(xù)到位。為滿足國(guó)IV排放法規(guī)的升級(jí)組合式電控單體泵系統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目已啟動(dòng),計(jì)劃在2010 年完成系統(tǒng)試制并開始用戶匹配試驗(yàn),2011年開始進(jìn)入批量生產(chǎn)。其中強(qiáng)化后的組合式電控單體泵將在2009年之內(nèi)開發(fā)完成。亞新科衡陽(yáng)組合式電控單體泵系統(tǒng) 功率/缸 最大噴油量/轉(zhuǎn) 噴油泵最高轉(zhuǎn)速 最大泵端壓力 泵體材料及形式 45 kW/缸 300 mm³/ r/min 1365 r/min 140 MPa 鋁合金, 全封閉式 玉柴YC6J