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道依茨（DEUTZ）电控单体泵电控发动机一、基本原理（包括系统，ECU，传感器，机械部分）1．1、电控单体泵系统简介道依茨电控单体泵系统是一个新型的全电子控制柴油机燃油喷射系统，它不再采用机械调速器（没有齿杆装置），而是通过控制电控单体泵上的电磁阀实现喷油量和喷油定时的控制。
该电控系统采用的是第二代时间控制方式，与采用位置控制的第一代电子喷射控制相比，具有响应速度快、控制精度高等优点。
并且电子控制单元(ECU)EDC16采用扭矩控制策略，可以灵活地控制发动机输出扭矩，更好地满足整车动力的需求。
因此，该系统能够满足国家第三阶段（欧3）及后续的排放法规的要求。
1．2、电控单体泵系统组成电控单体泵系统组成如下图所示：电控单体泵系统可大体地划分为两个部分：●燃油系统：低压油路、喷射模块；●电控系统：电控单元（ECU）、传感器，以及线束。
1．2．1燃油系统1．2．1．1 低压油路如下图所示，包括油箱、两级燃油滤清器（其中初燃油滤清器需带手油泵）、输油泵、溢流阀（在发动机缸体上），以及低压管路。
其作用是以一定的压力输送燃油。
1．2．1．2 喷射模块如下图所示，包括电控单体泵、机械喷油器，以及短的高压油管。
其作用是将一定量的燃油在非常精确的时刻以极高的压力喷射到燃烧室中。
道依茨电控单体泵是直接安装在发动机的缸体上，由发动机凸轮轴驱动，因此，整个系统刚度高、单体泵很容易拆装，便于维修更换。
1．2．2 电控系统如下图所示，包括电控系统的核心部件：电控单元（ECU），各种传感器:曲轴转速传感器、凸轮轴转速传感器、进气温度压力传感器、冷却水温度传感器、燃油温度传感器、机油压力传感器（可选）、油门踏板位置传感器、大气压力传感器（安装在ECU内部），以及将它们连接起来的线束。
其作用是ECU根据各传感器提供的信息，如油门踏板位置、发动机转速等，计算发动机输出的扭矩、喷油量、供油开始时刻、供油持续期等，进而通过控制电控单体泵的电磁阀的通断电，实现最终喷射。
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 UnitPump 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电磁阀油泵是单体的，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。
电控单体泵系统
一、电控单体泵系统概述
1、电控单体泵系统
单体泵UPS（Unit Pump System），与泵喷嘴UIS（Unit Injector System）同属于单柱塞泵系统（独立喷射系统），每一缸对应一个柱塞式喷油泵，因此能够精确控制喷入每一气缸的喷油量。
与泵喷嘴系统不同的是，单体泵的高压泵和喷油器总成之间，通过一根很短的高压油管连接在一起。
由于主要部件彼此分离，所以在发动机上的安装布置更加自由，并且对结构紧凑化的要求可有所降低，因此单体泵主要适用于中、重型柴油车，其最大喷油压力可达200Mpa。
2、电控单体泵系统的组成
图1 单体泵喷油系统的组成
1-凸轮轴2-单体泵喷油泵3-高压油管4-喷油器5-滚轮挺柱
二、电控单体泵系统的特点
1、电控单体泵系统的优点
（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3 Delphi EUP系统
图4 Bosch EUP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 （Unit Injector System），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（Unit Pump System），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）：。
