柴油机电控喷油系统分类详解

柴油机电控喷油系统的开发研究从20世纪70年代开始，已经经历了三代。

第一代电控喷油系统是位置控制式。位置控制系统的特点是不仅保留了传统的喷油泵——高压油管——喷油器系统，而且还保留了喷油泵中齿条齿圈、滑套、柱塞上控油螺旋槽等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或滑套的运动位置由原来的机械调速器控制改为以微控制器为核心的电控单元控制，使控制精度和响应速度得以提高。柴油机的结构几乎无需改动，故生产继承性好，便于对现有机器进行升级改造。其缺点是控制自由度小，控制精度差，喷油率和喷射压力难于控制，而且不能改变传统喷射系统固有的喷射特性，也很难大幅度地提高喷射压力。位置控制式喷油主要是在直列泵和分配泵上进行改进，在直列泵上它是通过控制喷油泵齿杆位移来控制喷油量，通过控制液压提前器来实现喷油正时控制；在分配泵上它是通过控制滑套位移来控制喷油量，控制VE泵上的提前器或改变凸轮相位来进行喷油正时控制。

第二代电控喷油系统是时间控制式，所谓时间控制就是用高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射。这种系统可以是保留原来的喷油泵——高压油管——喷油器系统，也可以采用新型的产生高压的燃油系统，而用高速电磁阀直接控制高压燃油的喷射。一般情况下，电磁阀关闭，执行喷油；电磁阀打开，喷油结束。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻、喷油量则取决于电磁阀关闭时间的长短。因此既可实现喷油量控制又可实现喷油定时的控制。时间控制系统的控制自由度更大。时间控制式电控喷油系统中，喷油泵仍汲取传统直列泵，单体泵，分配泵柱塞供油的原理，即通过由柴油机曲轴驱动的喷油泵凸轮轴使柱塞压缩燃油，从而产生高压脉冲，这一脉冲以压力波的形式传至喷油器，并顶开针阀。但传统的喷油泵中，柱塞同时起到建立供油压力与调节供油量的作用，而时间控制式喷油系统，采用高速电磁阀泄油调节原理，柱塞只承担供油加压的功能，供油量、供油时刻则由高速电磁阀单独完成。因此供油加压与供油调节在结构上就互相独立。这样传统的喷油泵结构得以简化，强度得以提高，而且传统喷油泵中的齿圈、滑套、柱塞上的斜槽、提前器、齿杆等可全部取消，喷油泵的设计自由度提高，高压喷油能力大大加强。但是这种喷油系统喷油压力依旧利用脉动柱塞供油，因此其对转速的依赖性很大，在低速、低负荷时，其喷油压力不高，而且难以实现多次喷射，极不利于降低柴油机的噪声和振动。

第三代电控喷油系统是时间——压力控制式，即电控共轨式喷油系统，这是国外于20世纪90年代中期开始推向市场的一种新型柴油机电控喷油技术，它摒弃了以往传统使用的泵——管——嘴脉动供油的形式，代之用一个高压油泵在柴油机的驱动下、以一定的速比连续将高压燃油输送到共轨管（即公共容器）内，高压燃油再由共轨管送入各缸喷油器。在这里，高压油泵并不直接控制喷油，而仅仅是向共轨管供油以维持所需的共轨压力，并通过连续调节共轨压力来控制喷射压力，采用压力——时间式燃油计量原理，用高速电磁阀控制喷射过程。喷油压力、喷油量和喷油定时由电控单元（ECU）灵活控制。这种系统具有下述优点：

①可实现高压喷射，喷射压力可比一般直列泵系统高出一倍，最高已达250MPa。

②喷射压力独立于发动机转速，可以改善发动机低速、低负荷性能。

③可以实现多次喷射，调节喷油速率形状，实现理想喷油规律。

④喷油定时和喷油量可自由选定。(www.xing528.com)

⑤具有良好的喷射特性、可优化燃烧过程，使发动机油耗、烟度、噪声和排放等性能指标得到明显改善，并有利于改进发动机扭矩特性。

⑥结构简单，可靠性好，适应性强，可在所有新老发动机上应用。

目前美国Delphi（德尔福）公司、日本Denso（电装）公司、德国BOSCH公司、Continental公司、L’Orange公司都已大批量生产高压共轨喷油系统。而且这种高压共轨喷射系统不仅在卡车和轿车柴油机上得到大批量应用，而且在大功率柴油机，例如，大型柴油发电机组、内燃机车、大型工程机械，甚至远洋轮船也大量使用。据最新资料介绍，BOSCH公司目前压电晶体驱动的高压共轨喷油器的年产量已达2000万件。现已可以说，电控共轨喷射系统代表着未来柴油机燃油系统的一个发展方向，这在国外已成为普遍共识。

此外，共轨系统能与小型、中型及重型柴油机匹配，不像分配泵那样只能用于小型发动机，或像泵喷嘴、单体泵那样需要改动发动机，因此市场范围很大。

共轨喷油系统可分为高压共轨喷油系统和中压共轨喷油系统。高压共轨喷油系统的特点是：高压输油泵直接输出高压燃油到共轨管，压力可达120MPa以上。因此整个系统，从高压输油泵到喷油器均处于高压状态。而中压共轨喷油系统中，输油泵输出的燃油是中、低压油，压力为10～30MPa，此压力燃油进入共轨，然后进入喷油器，而喷油器中有液压放大结构（即增压器），燃油在此被加压到120MPa以上，然后再喷入气缸。因此中压共轨喷油系统中，高压区域仅局限在喷油器中。目前已投入使用的共轨喷油系统中，大多数都是高压共轨喷油系统。例如美国Delphi公司、日本Denso（电装）公司、德国BOSCH公司、Continental公司、L’Orange公司的产品。中压共轨喷油系统的典型产品是美国Caterpillar公司的HEUI系统，但是该系统已停止生产。

柴油机电控喷油系统，由于在机械控制时代，就已经有了直列泵、分配泵、泵喷嘴、单体泵等结构形式完全不同的系统，每个系统都有其特点和适用范围，每种系统又有多种不同结构。因此相应的电控系统也是多样化，而且各种电控系统的执行器都比较复杂，执行器是柴油机电控喷油系统的关键技术和技术难点。