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[摘要]共轨电控燃油喷射系统利用先进的电子技术、高频高速电磁阀技术，能够自由控制喷油量、喷油压力、喷油正时和喷油频率，目前正迅速发展，简要介绍该系统的发展过程、基本原理和类型，并阐述共轨系统的优点及发展方向。
[关键词]共轨喷射 柴油机 电子技术
中图分类号；TM91 文献标识码：A 文章编号：1 671—7597(2009)1010147—01
随着汽车工业的快速发展，汽车尾气排放已经成为环境污染的主要原因之一。柴油机具有显著的经济性能和动力性能，所以被广泛使用，但是柴油机工作噪声大，尾气排放超标，为了解决这些缺陷，现代柴油机都采用共轨电控燃油喷射技术。
一、柴油机共轨电控燃油喷射技术的发展过程
20世纪，柴油机技术发展史上经历了三次重大的飞跃：机械式燃油系统、中冷增压和电控喷射。在20世纪60年代后期，瑞士的Hiher教授研制了柴油机共轨电控系统的“原型”，其后以瑞士工业大学的Ganser教授为中心对共轨电控系统进行了一系列的研究。从20世纪70年代开始，鉴于柴油机有害气体排放严重污染自然环境、石油资源的有限开采和利用，人们主动而有效地利用电子技术、计算机技术、传感技术和控制理论推动柴油机燃油喷射技术的发展。1995年末，日本电装公司将ECD-U2型共轨电控系统成功的应用于载重汽车用柴油机上并批量生产，从此开始了柴油机共轨电控燃油喷射系统的新时代，随后，德国的Bosch公司、美国的Cummiese公司、瑞典的Volvo公司、意大利的Fiat公司和日本五十铃公司等相继将自行开发的分别用于轿车、载重汽车和工程机械的共轨电控燃油喷射系统柴油机投放市场。
二、柴油机共轨电控燃油喷射技术的基本原理
现代电控喷油技术的崛起，是计算机技术和传感检测技术迅猛发展的结果。目前，电控喷油技术已从初期的位置控制型发展到时间控制型，共轨电控燃油喷射设技术正是属于后者。共轨电控系统利用各种相关传感器采集并输送柴油机运行状态参数给控制器(ECU)，ECU根据目标设定值计算出喷油量、喷油压力、喷油正时和喷油速率，随后发出指令给执行器，驱动其动作，让柴油机处于最佳状态下运转。
共轨电控喷射技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制装置(BCU)组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油油压随发动机转速变化的程度，因此，也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，其大小取决于燃油轨道压力和电磁阀开启时间的长短。该技术不再采用传统的柱塞泵脉动供油的原理，而是通过共轨直接或间接的形成恒定的高压燃油，分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的启闭，定时定量的控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的发火时间、足够的能量和最少的污染排放。
三、柴油机共轨电控燃油喷射技术的分类
按照喷油高压形成的不同，共轨式电控燃油喷射系统有两种基本形式，即中压共轨式和高压共轨式。
(一)中压共轨系统。中压输油泵(压力为10～13MPa)将中压燃油输送到共轨中消除压力的脉动，再分送至带有增压柱塞的喷油器中：当高速电磁阀开关阀接收到电子控制装置发送的指令信号后，就迅速开启或关闭，从而控制燃油器工作，迅即通过高压柱塞的增压作用，将从共轨中来的中压燃油加压至高压(120～150MPa)后喷出或停喷。
(二)高压共轨系统。高压输油泵(压力在120MPa以上)直接产生高压燃油后，输送至共轨中消除压力的脉动，再分送到各喷油器：当电子控制装置按需要发出指令信号后，高速电磁阀(响应在200s左右)迅速打开或关闭，进而控制喷油器工作，即按设定的要求喷出或停喷高压燃油。
上述两个系统的主要区别在于高压燃油的获得方式不同，高压共轨系统由高压燃油泵直接提供，而中压共轨系统则借助于增压柱塞增压后获得。
四、柴油机共轨电控燃油喷射技术的优点
柴油机共轨电控燃油喷射技术集计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油器结构于一身，不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的控制，而且还能实现预喷射和后喷，从而优化喷油特性、减低柴油机噪声和大大减少废气的排放量。具体优点有；
1，采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十分方便，并且可控参数多，利于柴油机燃烧过程的全程优化。
2，采用共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油器间相互影响小，喷射压力控制精度较高，喷油量控制较准确。
3，高速电测开关阀频率高，控制灵活，使得喷油系统的喷射压力可调范围大，并且能方便的实现预喷射、后喷等功能，为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低废气排放提供了有效手段。
4，系统结构移植方便，适应范围广，不像其他的电控燃料喷射系统，对柴油机的结构形式有专门要求，尤其是高压共轨系统，与目前的中小型及重型柴油机均都能很好地匹配。
五、柴油机共轨电控燃油喷射技术的发展方向
正是由于共轨电控燃油喷射技术具有很多优点，所以该技术一经问世，就得到世界上大多数柴油机制造厂商的青睐，其中，高压共轨系统被认为是20世纪内燃机技术的三大突破之一。现在国内外许多内燃机专家学者都在致力于该项新技术的研究，并着手开发新一代的高压共轨系统产品及其与之配套的产品。目前，这一项技术的发展方向有：1，可靠保证高压共轨系统的恒高压密封性；2，尽量降低高压共轨系统中共轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀；3，进一步优化高压共轨系统三维控制数据；4，解决微结构、高频响电磁开关阀涉及与制造过程中的关键技术。
六、结束语
由于高压共轨式燃油喷射系统具有可以对喷油定时、喷油持续期、喷油压力、喷油规律进行柔性调节的特点，该系统的采用可以使柴油机的经济性、动力性和排放性能都有进一步的提高，在有利于环境保护的同时，也必将促进柴油机、汽车工业及与之相关产业的向前发展。
[关键词]共轨喷射 柴油机 电子技术
中图分类号；TM91 文献标识码：A 文章编号：1 671—7597(2009)1010147—01
随着汽车工业的快速发展，汽车尾气排放已经成为环境污染的主要原因之一。柴油机具有显著的经济性能和动力性能，所以被广泛使用，但是柴油机工作噪声大，尾气排放超标，为了解决这些缺陷，现代柴油机都采用共轨电控燃油喷射技术。
一、柴油机共轨电控燃油喷射技术的发展过程
20世纪，柴油机技术发展史上经历了三次重大的飞跃：机械式燃油系统、中冷增压和电控喷射。在20世纪60年代后期，瑞士的Hiher教授研制了柴油机共轨电控系统的“原型”，其后以瑞士工业大学的Ganser教授为中心对共轨电控系统进行了一系列的研究。从20世纪70年代开始，鉴于柴油机有害气体排放严重污染自然环境、石油资源的有限开采和利用，人们主动而有效地利用电子技术、计算机技术、传感技术和控制理论推动柴油机燃油喷射技术的发展。1995年末，日本电装公司将ECD-U2型共轨电控系统成功的应用于载重汽车用柴油机上并批量生产，从此开始了柴油机共轨电控燃油喷射系统的新时代，随后，德国的Bosch公司、美国的Cummiese公司、瑞典的Volvo公司、意大利的Fiat公司和日本五十铃公司等相继将自行开发的分别用于轿车、载重汽车和工程机械的共轨电控燃油喷射系统柴油机投放市场。
二、柴油机共轨电控燃油喷射技术的基本原理
现代电控喷油技术的崛起，是计算机技术和传感检测技术迅猛发展的结果。目前，电控喷油技术已从初期的位置控制型发展到时间控制型，共轨电控燃油喷射设技术正是属于后者。共轨电控系统利用各种相关传感器采集并输送柴油机运行状态参数给控制器(ECU)，ECU根据目标设定值计算出喷油量、喷油压力、喷油正时和喷油速率，随后发出指令给执行器，驱动其动作，让柴油机处于最佳状态下运转。
共轨电控喷射技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制装置(BCU)组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油油压随发动机转速变化的程度，因此，也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，其大小取决于燃油轨道压力和电磁阀开启时间的长短。该技术不再采用传统的柱塞泵脉动供油的原理，而是通过共轨直接或间接的形成恒定的高压燃油，分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的启闭，定时定量的控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的发火时间、足够的能量和最少的污染排放。
三、柴油机共轨电控燃油喷射技术的分类
按照喷油高压形成的不同，共轨式电控燃油喷射系统有两种基本形式，即中压共轨式和高压共轨式。
(一)中压共轨系统。中压输油泵(压力为10～13MPa)将中压燃油输送到共轨中消除压力的脉动，再分送至带有增压柱塞的喷油器中：当高速电磁阀开关阀接收到电子控制装置发送的指令信号后，就迅速开启或关闭，从而控制燃油器工作，迅即通过高压柱塞的增压作用，将从共轨中来的中压燃油加压至高压(120～150MPa)后喷出或停喷。
(二)高压共轨系统。高压输油泵(压力在120MPa以上)直接产生高压燃油后，输送至共轨中消除压力的脉动，再分送到各喷油器：当电子控制装置按需要发出指令信号后，高速电磁阀(响应在200s左右)迅速打开或关闭，进而控制喷油器工作，即按设定的要求喷出或停喷高压燃油。
上述两个系统的主要区别在于高压燃油的获得方式不同，高压共轨系统由高压燃油泵直接提供，而中压共轨系统则借助于增压柱塞增压后获得。
四、柴油机共轨电控燃油喷射技术的优点
柴油机共轨电控燃油喷射技术集计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油器结构于一身，不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的控制，而且还能实现预喷射和后喷，从而优化喷油特性、减低柴油机噪声和大大减少废气的排放量。具体优点有；
1，采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十分方便，并且可控参数多，利于柴油机燃烧过程的全程优化。
2，采用共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油器间相互影响小，喷射压力控制精度较高，喷油量控制较准确。
3，高速电测开关阀频率高，控制灵活，使得喷油系统的喷射压力可调范围大，并且能方便的实现预喷射、后喷等功能，为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低废气排放提供了有效手段。
4，系统结构移植方便，适应范围广，不像其他的电控燃料喷射系统，对柴油机的结构形式有专门要求，尤其是高压共轨系统，与目前的中小型及重型柴油机均都能很好地匹配。
五、柴油机共轨电控燃油喷射技术的发展方向
正是由于共轨电控燃油喷射技术具有很多优点，所以该技术一经问世，就得到世界上大多数柴油机制造厂商的青睐，其中，高压共轨系统被认为是20世纪内燃机技术的三大突破之一。现在国内外许多内燃机专家学者都在致力于该项新技术的研究，并着手开发新一代的高压共轨系统产品及其与之配套的产品。目前，这一项技术的发展方向有：1，可靠保证高压共轨系统的恒高压密封性；2，尽量降低高压共轨系统中共轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀；3，进一步优化高压共轨系统三维控制数据；4，解决微结构、高频响电磁开关阀涉及与制造过程中的关键技术。
六、结束语
由于高压共轨式燃油喷射系统具有可以对喷油定时、喷油持续期、喷油压力、喷油规律进行柔性调节的特点，该系统的采用可以使柴油机的经济性、动力性和排放性能都有进一步的提高，在有利于环境保护的同时，也必将促进柴油机、汽车工业及与之相关产业的向前发展。