重康动力（深圳）有限公司

摘要：电控单体泵供油系统采用时间控制的模块式结构，柴油发电机各气缸都配有单独的模块，主要组件有整体插入式高压泵、电磁阀、机械喷油器和高压油管。装配喷油泵时，先将发动机摇到第一缸压缩上止点位置，然后安装喷油泵。装好喷油泵后拔出喷油泵正时定位销（油泵定位销拔出前禁止转动发动机曲轴），将定位销短端插入正时锁紧装置的法兰孔内并固定，往喷油泵凸轮轴腔加入300～400mL润滑柴油机机油，M18×1.5-7h螺帽拧紧力矩25～30N·m，发动机运转时，保证定位销长端朝外。本文系统阐述电控单体泵的结构与原理、电子控制系统各部件的功能以及单体泵与机械泵的区别，为柴油发电机组的电控燃油系统维护提供技术指导。

 

一、单体泵结构与原理

 

电控单体泵燃油系统的核心部件是喷油泵。在结构形式上，单体泵有外挂式和单体组合式两种。

1. 电控单体组合泵优点

（1）在传统直列泵的基础上，用EUP（电控单体泵）替代原来的供油部件，ECU实时捕捉外部输入的各种传感器信号，内部的发动机管理系统（ECU）根据这些信号实时计算出最优的喷油正时和喷油量。ECU驱动电控组合泵的高速强力电磁阀的打开和关闭来准确地控制各缸燃油的喷射量和燃油的喷射正时，其安装、连接和驱动方式与传统机械泵一样。这种设计使得传统机械泵发动机可以较为方便地升级为电控系统。

（2）电控单体组合泵具有直列泵的外形，但“大脑”是电控的。装电控单体组合泵发动机具有低油耗、低排放、高动力性的优点，满足市场以及排放法规对发动机的要求。通过精确控制喷油量和喷油正时，可使燃油消耗率降低3%～5%，烟度排放显著改善，满足国三及以上排放标准。

2. 电控单体组合泵原理

由传感器采集发动机运行工况，ECU根据传感器输入的信号，驱动电控单体泵电磁阀，通过电磁阀切换由柱塞高速运动产生的高压燃油的流向，在适当的时刻，高压燃油通过高压油管进入喷油器，喷油器将高压燃油雾化后喷入气缸。由于采用电子控制和高速响应的电磁阀，能够实现喷油量、喷油正时和喷油压力的精确、柔性控制，改善发动机缸内燃烧，从而降低发动机的有害排放物，提高发动机的经济性、动力性。

3. 单体泵的两种结构形式

（1）单体组合式喷油泵如图1所示，其将各缸的EUP单元集成在一个泵体内，共用一根较短的凸轮轴，外形与传统直列泵相似。各缸油泵之间相互独立，供油量和供油正时由ECU分别控制，实现了各缸的独立精确调节。

（2）外挂式单体泵如图2所示，其每个泵单独安装，油泵直接由柴油发电机凸轮轴驱动（凸轮轴上除有用于驱动进排气门的凸轮外，还设有驱动油泵的凸轮，其数量等于气缸数）。外挂式单体泵安装灵活，便于单个泵的更换和维修，但各泵的驱动和安装精度要求较高。

 

图1  电控柴油机单体组合式喷油泵

图2  电控柴油机外挂式单体泵

 

 

二、电子控制系统部件及功能

 

电控单体泵燃油系统的电子控制部分由多种传感器、ECU和执行器组成，各司其职，共同实现精确的燃油喷射控制。其中，单体泵结构如图3所示。

1. 转速传感器

（1）安装气隙：1±0.2mm；工作电压：5.0±0.5V DC；输出电流：≤10mA。安装间隙是传感器正常工作的关键参数，间隙过小可能导致传感器与信号盘碰擦，间隙过大则信号幅值不足。

（2）凸轮轴转速传感器作用：确定一缸压缩上止点，可以作为曲轴转速传感器的备用功能。凸轮轴传感器识别各缸的工作相位，是ECU判断喷油时刻的重要依据。

（3）曲轴转速传感器作用：确定发动机转速及发动机各缸的位置，可作为凸轮轴传感器的备用。曲轴传感器检测飞轮齿圈或信号盘的转速脉冲，提供发动机转速和曲轴角度的基础信号。两个传感器互为备用，确保在一个传感器失效时发动机仍能继续运行（跛行模式）。

2. 压力传感器

（1）进气压力传感器：检测涡轮增压器之后的进气管内的空气压力，结合进气温度，确定进气量，用于油量修正。在较低的增压压力时限制喷射量，避免碳烟生成。

（2）机油压力传感器（可选）：监控机油压力，在较低的油压下停车，保护发动机。当机油压力低于设定值（怠速低于0.1MPa或额定转速低于0.3MPa）时，ECU发出报警并可能自动停机。

（3）大气压力传感器：检测外界大气压力，用于高原油量修正，可通过降低发动机功率，保护增压器。在高海拔地区，空气密度降低，ECU根据大气压力传感器的信号适当减小喷油量，防止冒黑烟和涡轮增压器超速。

3. 温度传感器

（1）燃油温度传感器：测量燃油温度，用于喷油量的修正。燃油温度变化会影响其密度和粘度，温度升高时密度降低，相同体积下的燃油质量减少，ECU根据燃油温度信号对喷油脉宽进行补偿，确保实际喷油量准确。

（2）冷却液温度传感器：检测发动机冷却液温度，用于在发动机温度过高时保护发动机，并且在起动和环境温度过低时，优化喷油量和喷油定时。冷机启动时，ECU根据冷却液温度信号增加喷油量（加浓）并调整喷油正时，以改善低温启动性能。

 

图3  电控柴油机单体泵结构组成图

 

三、单体泵与机械泵的区别

 

单体组合泵外观上更像机械式喷油泵，两者最大的不同之处在于，单体组合泵各缸油泵之间相互独立，只是油泵驱动共用一根较短的凸轮轴。两者的详细区别如下表所示：

（1）机械泵与单体泵的安装方式和油压形成原理相同，均通过法兰与发动机联接、齿轮传动，依靠凸轮轴驱动柱塞产生高压油。两者的根本区别在于控制方式——机械泵依靠机械元件（提前器、调速器、齿条、螺旋槽）实现供油控制，而单体泵则依靠ECU和电磁阀实现电子控制。

（2）单体泵没有提前器，喷油时刻由ECU根据转速和负荷信号，通过控制电磁阀关闭泄油通路的时刻来决定，可实现全工况范围内的精确正时控制。机械泵的提前器只能根据转速进行机械式的提前角调节，无法根据负荷和温度进行精细化修正。

（3）单体泵没有调速器，供油量完全由ECU根据各传感器信号计算得出，通过控制电磁阀关闭泄油通路的持续时间（喷油脉宽）来调节。机械泵依靠调速器飞锤的离心力与弹簧力的平衡来调节供油量，响应速度和精度均不及电子控制。

（4）单体泵的柱塞无螺旋槽，用高速电磁阀代替了机械泵的出油阀。电磁阀的响应时间通常为0.1～0.3ms，可实现喷油始点和终点的精确控制，消除了机械泵出油阀的延迟和压力波动。

（5）单体泵的最高喷油压力可达2000Bar（200MPa），远高于机械泵的800Bar，使燃油雾化更加细密，燃烧更加充分，满足国三及以上排放标准的要求。

 

 

结语

电控单体泵供油系统采用时间控制的模块式结构，各气缸配有独立的整体插入式高压泵、电磁阀、机械喷油器和高压油管。单体泵分为外挂式和单体组合式两种，其中单体组合泵具有直列泵外形但采用电控方式。电控单体组合泵在传统直列泵基础上用EUP替代供油部件，由ECU实时计算最优喷油正时和喷油量，通过高速强力电磁阀精确控制各缸的喷射量和正时，具有低油耗、低排放、高动力性的优点。其工作原理是传感器采集运行工况信号，ECU驱动电磁阀切换高压燃油流向，实现喷油量、喷油正时和喷油压力的精确、柔性控制。单体泵与机械泵相比，相同之处在于安装方式和油压形成原理；不同之处在于单体泵无提前器、无调速器、柱塞无螺旋槽、电磁阀代替出油阀、最高油压可达2000Bar（，满足国三排放标准。理解单体泵的结构原理和电控系统的功能，对正确使用和维护电控柴油发电机组的燃油系统具有重要意义。在检修时应注意转速传感器的安装间隙、各传感器的信号可靠性以及高压油管接头的拧紧力矩，确保电控系统的精确控制能力得以发挥。 

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