為了控制柴油機(jī)的排放,，在已經(jīng)強(qiáng)制實(shí)施的國(guó)Ⅲ排放法規(guī)下，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)柴油機(jī)電控的方案是明確的最優(yōu)解決措施和發(fā)展方向,，即要求柴油機(jī)用電噴系統(tǒng)全面取代現(xiàn)有的機(jī)械式噴油系統(tǒng),。由于柴油機(jī)具有大扭矩、低油耗的特點(diǎn),，及隨著現(xiàn)代柴油機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展,，使發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油化已成為節(jié)能減排措施之一。柴油機(jī)電噴技術(shù)屬于汽車(chē)核心零部件技術(shù),，直接決定了車(chē)用柴油機(jī)的排放和綜合性能水平,。在實(shí)現(xiàn)國(guó)家“節(jié)能減排”的長(zhǎng)期目標(biāo)中，柴油機(jī)電噴技術(shù)已成為擺在國(guó)內(nèi)各大汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)面前必須要攻克的首要問(wèn)題,。

國(guó)內(nèi)車(chē)用柴油機(jī)針對(duì)國(guó)III排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的燃油系統(tǒng)技術(shù)路線主要有四種：

電控泵噴嘴(EUI),、高壓共軌(Common Rail)、電控單體泵(EUP)和電控直列泵(EIL)+EGR,。在這四種技術(shù)路線中,，德?tīng)柛Ｔ谥袊?guó)市場(chǎng)針對(duì)中輕型車(chē)推廣共軌技術(shù),，針對(duì)重型車(chē)提供泵噴嘴和單體泵技術(shù)；博世在中國(guó)市場(chǎng)主推高壓共軌系統(tǒng),；電裝目前正在研發(fā)第3代,、第4代共軌系統(tǒng)和為中國(guó)市場(chǎng)的共軌系統(tǒng)作適應(yīng)性二次開(kāi)發(fā)；而自主國(guó)產(chǎn)的亞新科,、南岳,、成都威特等則提出了電控單體泵的低成本解決方案。無(wú)疑,，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的技術(shù)路線之爭(zhēng)都已經(jīng)到了白日化階段,，而對(duì)于哪種技術(shù)方案最適合目前和將來(lái)中國(guó)柴油車(chē)發(fā)展的燃油系統(tǒng)技術(shù)市場(chǎng)，急待于業(yè)內(nèi)人士的深思和考量,。

電控泵噴嘴技術(shù)

早在1905年柴油機(jī)的創(chuàng)始人Rudolf Diesel 先生就提出了泵噴油器概念,，設(shè)想將噴油泵和噴嘴合成一體，省去高壓油管并獲得高噴射壓力,。20世紀(jì)50年代，間歇控制泵噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)就已應(yīng)用在輪船及卡車(chē)上,。之后,，大眾和博世公司合作研制出適用于乘用車(chē)的電磁閥控制泵噴射系統(tǒng)，匹配直噴式柴油機(jī)的轎車(chē)在歐洲得到了顯著發(fā)展,，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有高效和出色的燃油經(jīng)濟(jì)性,，并降低了發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。

在泵噴嘴系統(tǒng)中,，電控的油泵和噴油嘴之間沒(méi)有管路連接,，做成一體直接安裝在氣缸蓋上，這樣不占用更多的空間,。每一個(gè)油泵都由頂置凸輪軸同時(shí)驅(qū)動(dòng)氣門(mén)和泵噴嘴,，頂置凸輪軸必須具有極高的硬度和剛度以承受?chē)娪推鳟a(chǎn)生的高壓。同時(shí),，凸輪軸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì),。電控泵噴嘴系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，噴油嘴孔徑非常小,，所以燃油噴射壓力非常高,，形成優(yōu)良的混合氣，確保燃油霧化良好,，燃燒效率很高,，同時(shí)還可以精確控制噴油始點(diǎn)和噴油量，從而提高柴油機(jī)的動(dòng)力性,、燃油經(jīng)濟(jì)性,，降低排放和改善NVH特性,。目前，采用該項(xiàng)技術(shù)的車(chē)用柴油機(jī)可滿足歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn),，峰值壓力可達(dá)到2000bar,。

泵噴嘴系統(tǒng)應(yīng)用于直噴式柴油機(jī)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的寶來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用該燃油噴射系統(tǒng),，最高噴射壓力達(dá)到1800bar,。但泵噴嘴直噴系統(tǒng)缺點(diǎn)在于燃油噴射壓力不能保持恒定。

高壓共軌技術(shù)

“CRDI”是英文Common Rail Direct Injection的縮寫(xiě),，意為高壓共軌柴油直噴系統(tǒng),。該系統(tǒng)主要由高壓油泵、噴油管,、高壓蓄壓器(共軌),、噴油器、電控單元,、傳感器及執(zhí)行器組成,。在高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)中,，噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi),，由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過(guò)控制高壓油泵電磁閥開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間從而對(duì)公共供油管內(nèi)的燃油壓力實(shí)現(xiàn)精確控制,；通過(guò)控制噴油器電磁閥開(kāi)啟時(shí)刻,、持續(xù)時(shí)間從而控制噴射提前角、燃油噴射量,。高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān),，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒工作過(guò)程,，在有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放水平的同時(shí),，還能夠改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和降低燃燒噪聲。該系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是：

(1) 相對(duì)于一般機(jī)械式直列泵噴射壓力相對(duì)較高,，目前國(guó)內(nèi)最高噴射壓力可以達(dá)到1800bar,；

(2) 噴油壓力獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)低速,、大負(fù)荷時(shí)的性能,；

(3) 可以實(shí)現(xiàn)5次噴射，調(diào)節(jié)噴油率形狀,，實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律,；

(4) 噴油正時(shí)和噴油量可以由ECU控制自由設(shè)定；

(5) 驅(qū)動(dòng)扭矩小及其N(xiāo)VH指標(biāo)較好；

(6) 可以通過(guò)電控系統(tǒng)進(jìn)行各缸工作均勻性校正,；

(7) 噴油壓力調(diào)節(jié)范圍寬泛,，能適應(yīng)各種工況，且起動(dòng)性能好,。

共軌系統(tǒng)缺點(diǎn)在于：

     (1) 關(guān)鍵燃油噴射技術(shù)為國(guó)外少數(shù)幾家公司所壟斷,；

     (2) 油品適應(yīng)性差；

     (3) 共軌系統(tǒng)現(xiàn)今并未得到市場(chǎng)的可靠性認(rèn)可,；

     (4) 用戶(hù)維修保養(yǎng)成本高,，共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的故障必須依靠專(zhuān)業(yè)故障診斷儀器進(jìn)行檢測(cè)和維修，對(duì)于長(zhǎng)途運(yùn)輸不利,。

目前,，主要國(guó)際汽車(chē)配件供應(yīng)商都在進(jìn)行柴油共軌噴射系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，如：博世,、德?tīng)柛?、西門(mén)子、電裝公司,、VDO和瑪格納-馬瑞利公司,，它們是全球主要的共軌噴射系統(tǒng)供應(yīng)商，而目前在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)共軌柴油噴射系統(tǒng)的還只有博世一家,。圖5為博世公司柴油機(jī)電控共軌系統(tǒng)仿真圖,。

電控單體泵技術(shù)

單體泵指一個(gè)氣缸一個(gè)油泵（高壓油泵，或稱(chēng)為噴油泵）,。在國(guó)內(nèi)外都已成熟應(yīng)用的電控單體泵技術(shù)，主要包括一個(gè)帶有出油控制閥的高壓油泵,、機(jī)械噴油器,，以及連接所需的燃油管路、濾清系統(tǒng),。其基本結(jié)構(gòu)為：將油泵柱塞驅(qū)動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)所需凸輪軸整合為一體,，從而實(shí)現(xiàn)油泵到噴油器的燃油管路最短化。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)則通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)周?chē)惭b眾多的傳感器以偵測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài),，對(duì)噴入氣缸的噴油量,、噴油正時(shí)進(jìn)行精確、柔性的控制,。通過(guò)電子系統(tǒng)和油泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油氣缸噴油壓力的提高,，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒工作過(guò)程，在有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放水平的同時(shí),，改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和噪聲特性,。圖6為單體泵系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。

電控單體泵技術(shù)的主要技術(shù)特征是其油泵與配氣機(jī)構(gòu)共用一根凸輪軸，使結(jié)構(gòu)得到最大程度的簡(jiǎn)化,，并縮短了油泵出油口到噴油器的管路距離,。由于在油泵出油口加裝的能夠精確進(jìn)行燃油計(jì)算、時(shí)間控制的電磁閥,，因而能夠?qū)娪驼龝r(shí)和噴油量進(jìn)行較為精確的控制,，有利于燃燒過(guò)程的優(yōu)化。由于油泵提升壓力原理與直列泵類(lèi)似,，所以其噴油規(guī)律為“三角形”的前緩后急的特征,，一定程度上有利于燃燒過(guò)程的優(yōu)化，最高壓力可達(dá)到1800~2000bar,。但由于油泵壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比,，低轉(zhuǎn)速區(qū)域壓力較低，因而不利于柴油機(jī)低速時(shí)燃燒性能的提高,。在國(guó)Ⅲ排放要求階段,，噴油器的噴油開(kāi)啟方式仍是依靠彈簧壓力控制。進(jìn)入國(guó)Ⅳ階段,，需將機(jī)械式噴油器改成電控噴油器,，形成雙電磁閥單體泵系統(tǒng)，燃油噴射壓力相應(yīng)提高到2500bar,，并采用系統(tǒng)一致性控制,，來(lái)優(yōu)化整個(gè)噴射過(guò)程，并且可以實(shí)現(xiàn)多次噴射,。在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)不做大的調(diào)整下,，可以達(dá)到歐Ⅳ排放水平，并具有達(dá)到歐Ⅴ排放的潛力,。

電控單體泵系統(tǒng)已在歐美成功使用了十多年,，被公認(rèn)為性能優(yōu)越、穩(wěn)定可靠,、適用壽命長(zhǎng)的電控燃油噴射系統(tǒng)之一,。在近幾年內(nèi)，歐洲和北美的重型車(chē)生產(chǎn)商仍將會(huì)采用電控單體泵系統(tǒng),。

在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的應(yīng)用中,，考慮到重新設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體需要對(duì)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的鑄造、加工生產(chǎn)線有較大地變動(dòng),，為控制成本,，一般都采用外掛式單體泵。但這種設(shè)計(jì),，對(duì)噪聲,、振動(dòng)會(huì)有一定的影響,。圖7為V6機(jī)型的外掛式單體泵系統(tǒng)。

總的來(lái)說(shuō),，電控單體泵技術(shù)通過(guò)將機(jī)械噴油器改進(jìn)為電磁閥噴油器后,，能夠?qū)崿F(xiàn)多次噴射，可以滿足國(guó)Ⅲ排放要求和未來(lái)國(guó)Ⅳ排放控制階段發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃油系統(tǒng)的升級(jí)要求,。但對(duì)于歐洲更嚴(yán)格的歐Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)所采取的措施要求,，目前電控單體泵相關(guān)系統(tǒng)的試驗(yàn)試制工作還在進(jìn)行。

電控直列泵+EGR技術(shù)

電控直列泵+EGR技術(shù)全稱(chēng)為機(jī)械式電控直列泵燃油噴射系統(tǒng)和冷卻的電控EGR(廢氣再循環(huán))技術(shù),。該技術(shù)是由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU(電控單元)進(jìn)行控制,，通過(guò)進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器,、水溫傳感器,、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、油門(mén)傳感器以及車(chē)輛制動(dòng)信號(hào)來(lái)感知發(fā)動(dòng)機(jī)的各種狀態(tài),，從而控制EGR控制閥的開(kāi)度和廢氣再循環(huán)比率,，引回部分廢氣與新鮮空氣共同進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)參與燃燒，既降低氣缸內(nèi)的燃燒溫度,，又有效控制高溫富氧條件下NOx的生成,，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的NOx含量。

系統(tǒng)采用電控供油速率燃油噴射泵,，通過(guò)ECU對(duì)預(yù)行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制,，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量、噴油定時(shí)和噴射壓力的精確控制,。該泵擁有預(yù)行程電控可調(diào)結(jié)構(gòu),，其供油預(yù)行程可在一定范圍內(nèi)由ECU全程電控調(diào)節(jié)，按柴油機(jī)不同工況的需要改變預(yù)行程,。通過(guò)ECU對(duì)預(yù)行程的控制,，可以得到精確的噴油定時(shí)和噴射壓力。同時(shí)配合油門(mén)位置傳感器,，使油量控制更精確，從而保證柴油機(jī)可在整個(gè)工作范圍內(nèi)達(dá)到最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性能和排放性能,。該泵采用適用于歐Ⅲ排放要求的8孔低慣量噴油器,，具有工作可靠、性能好,、適應(yīng)性廣泛等特點(diǎn),，可以有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒性能。

而對(duì)于我國(guó)廣大的輕型卡車(chē),、低端輕型客車(chē)和工程機(jī)械用柴油機(jī)市場(chǎng),，由于這檔車(chē)型價(jià)格定位較低，基本為生產(chǎn)工具型用途，當(dāng)采用電控泵噴嘴,、電控共軌等系統(tǒng)來(lái)達(dá)到國(guó)Ⅲ排放法規(guī)時(shí),，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)不但開(kāi)發(fā)成本、生產(chǎn)成本難以接受,，企業(yè)售后服務(wù)和維修環(huán)節(jié)的壓力也會(huì)很大,；對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，對(duì)油品和使用環(huán)境的要求也會(huì)使其望而卻步,。所以,，綜合而言在國(guó)內(nèi)量大面廣的輕型車(chē)市場(chǎng)上，基于“電控直列泵+ EGR”技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)方案會(huì)比較合適,。其優(yōu)點(diǎn)就在于技術(shù)開(kāi)發(fā)和匹配成本低,，單機(jī)成本低，油品適應(yīng)性好,，維修保養(yǎng)方便,。

對(duì)于中重型卡車(chē)和大型客車(chē)來(lái)說(shuō)，采用電控單體泵或“電控直列泵+EGR系統(tǒng)”將會(huì)是較好選擇,。其最大優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,，對(duì)原型發(fā)動(dòng)機(jī)的改動(dòng)較小，性能可靠,，故障率低,，壽命長(zhǎng)，維修方便,。相對(duì)于共軌和泵噴嘴具有成本優(yōu)勢(shì),，并且兩者對(duì)油品要求都不高。比較適合于國(guó)內(nèi)城市間的大型物流和旅游市場(chǎng)需求,。

表2是結(jié)合目前車(chē)用柴油機(jī),、噴油系統(tǒng)產(chǎn)品現(xiàn)狀、市場(chǎng)特點(diǎn)以及使用環(huán)境,、售后服務(wù)條件等基礎(chǔ)狀況,，分別提出的適合我國(guó)發(fā)展的各電控噴射系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)路線建議。

對(duì)以上4種技術(shù)方案的領(lǐng)域應(yīng)用分類(lèi)比較適合我們國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展特點(diǎn),，對(duì)國(guó)內(nèi)燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)和國(guó)內(nèi)柴油機(jī)行業(yè)來(lái)說(shuō)都具有很好的繼承性和現(xiàn)實(shí)意義,，也有助于提高我國(guó)車(chē)用柴油機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。