共轨电控喷射系统（CRS）由德国奔驰公司与博世公司共同研发的，由于其在减少柴油机的尾气排放量以及改善噪声和耗油等方面作用突出，近年来在世界发达国家（如美国、德国、日本和英国等）得到迅速的发展。
柴油机共轨电控燃油喷射技术是一种全新的技术，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精确控制，而且能实现预喷射和后喷，从而优化了喷油特性，降低了柴油机噪声和大大减少了废气的排放量。
共轨电控喷射系统（CRS）的组成及原理框图如图6-9所示，它包括燃油系统和电控系统。
图6-9 轿车用共轨电控喷射系统
a）实物图 b）原理框图 1—高压燃油泵 2—燃油轨发 3—燃油压力传感器 4—压力限制器 5—电动喷油器 6—各种传感器 7—ECU8—电子驱动模块 9—燃油箱 10—燃油滤清器 11—单向阀
燃油系统包括高压油泵、共轨管、喷油器、柴滤器、高压油管、低压油管、燃油箱等。
电控系统包括传感器、执行器、线束、ECU。
在共轨式蓄能器喷射系统中，ECU通过接收各传感器的信号，借助喷油器上的电磁阀使柴油以正确的喷油压力在正确的喷油点喷射出正确的喷油量，以保证柴油机的最佳空燃比、雾化和点火时间，以及良好的燃油经济性和最少的污染排放。
共轨系统的特点是：
1）喷油压力产生的过程和喷射的过程相互独立。
2）喷油压力和发动机转速无关。
3）喷油始点和喷油量的控制各自独立，可以实现精确控制。
4）最小稳定喷油量极小，可以达到1mm3/次，并具有合适的控制角度。
5）喷油系统响应灵敏，能灵活、方便地进行多次喷射。
6）高压喷射改善了进气和燃烧的混合及燃烧过程，降低了柴油机废气的排放。
8）系统结构适应范围宽，均能与目前的小型、中型及重型柴油机很好地匹配。
博世电控高压共轨系统的结构示意如图6-10所示。其燃油喷射系统包括高压油泵、共轨管、喷油器、柴油滤清器、高压油管、低压油管、调压器和燃油箱等。
图6-10 博世电控高压共轨系统结构示意
低压部分包括燃油箱、低压油管、燃油滤清器（粗滤、精滤）、输油泵、回油管等。低压部分作用是为高压部分提供足够的燃油。
高压部分包括燃油计量阀、高压油泵、高压油管、共轨管和喷油器。高压部分作用是产生高压，保证燃油喷射压力，进行燃油计量。
下面以意大利依维柯客车柴油机为例，对共轨电控喷射系统作简要介绍。
1.共轨电控喷射系统的组成
如图6-10所示，共轨电控喷射系统由低压油路和高压油路组成。低压油路包括低压油管、前滤芯、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油回油歧管、温控-冷起动电磁阀和冷起动预热塞。高压油路包括高压油泵、高压油管、油轨和电动喷油器。
从高压燃油泵出来的多余的燃油一部分用于冷却和润滑高压油泵，而从喷油器通过燃油回油歧管的回油则提供给温控-冷起动电磁阀，用于发动机的冷起动。
回油歧管中有一个燃油轨压力安全阀，在其出口处安装有一个经过标定的直径为2.3mm的量孔，其目的是在温控-冷起动油路中保持50kPa以上的油压。
2.共轨电控喷射系统部件构造和功能
（1）前滤清器 前滤清器是一个结构简单的透明燃油滤清器，与汽油机使用的燃油滤清器基本相似，一般在其表面脏污后才需要进行更换。
（2）电动燃油泵 电动燃油泵安装在燃油箱的外面，提供的压力为250kPa，最大供油流量为180L/h。电动燃油泵由ECU控制，当点火开关打开时，ECU将控制燃油泵继电器向燃油泵供电，如果发动机在9s内没有起动，则燃油泵电源将被切断。
（3）燃油滤清器 燃油滤清器总成（见图6-11）位于发动机室一侧，其上还包括一个燃油温度传感器、一个滤芯阻塞传感器、一个滤芯加热器和一个用于检查燃油中水分的传感器（水分传感器）。
在滤清器支撑中央还装有一个旁通阀（180kPa），它连接至燃油循环油路。当发动机未起动、点火开关置于ON位置时，它允许瞬间通过回油歧管向温控-冷起动电磁阀提供燃油。当发动机运转时，多余的燃油在低压油路中循环并返回燃油箱。
安装在燃油滤清器滤芯下部的传感器用于检查燃油中是否有水，当有水存在时，仪表板上的警告灯将发亮。除此之外如果滤清器被阻塞，该灯也会发亮。当该灯发亮时，应尽快排除故障，否则燃油中的水分以及被阻塞的滤芯都会导致共轨系统中的器件损坏。当滤芯被阻塞且警告灯发亮时，在高负荷工况下，由于高压油泵的安全阀开始起作用，发动机会停机。因此，在行驶到最近的维修站之前，必须保持低发动机转速和低负荷。
（4）燃油温度传感器 燃油温度传感器是一个负温度系数（NTC）传感器，它安装在滤清器的头部，其功能是测量燃油的温度，并将燃油温度的状态信息提供给ECU，以便当燃油温
图6-11 燃油滤清器总成
度高时，校正高压油泵的润滑以保护油泵。ECU根据接收到的温度值确定此时的燃油密度和体积，精确地计算喷至气缸内的燃油流量比，必要时修正燃油的供给量以限制发动机的性能。
当燃油温度达到75℃时，发动机的功率最多可减少至60％；当燃油温度达到90℃时，发动机将被熄火。燃油温度传感器的特性曲线如图6-12所示。
（5）高压油泵 高压油泵（见图6-13）由正时带驱动，其内部装有3个径向活塞，总排量为0.7mL，它替代了通常的旋转式喷油泵，但在安装时却不需要确定正时位置。高压油泵中的每个泵组件由活塞、盖型进油阀和球型出油阀组成。泵组件浮动在泵轴上，被一个具有一定型线的凸轮驱动，在旋转过程中，该凸轮并不随轴转动，而是在一个较宽半径的圆周空间内上下移动，从而交替驱动3个泵组件。ECU通过对燃油压力调节器电磁阀的调控，将提供至油轨的燃油压力调节在35～180MPa之间。高压油泵利用燃油进行自润滑和自冷却。
图6-12 燃油温度传感器的特性曲线
图6-13 高压燃油泵
a）主视图 b）俯视图
（6）燃油压力调节器 燃油压力调节器（见图6-14）安装在高压油泵后面，根据ECU（电子控制单元）的控制信号调节油轨中的燃油压力。
图6-14 燃油压力调节器
当电磁阀未通电时，弹簧作用在活塞上，保持控制阀关闭。当燃油压力升高至25MPa以上时，压缩弹簧打开控制阀，高压燃油流入回油管路。
当ECU处理接收到的各种发动机参数后，确定所需的高压喷射压力，然后向燃油压力调节器发出信号控制电磁阀，关闭控制阀，直至达到期望的压力值。
ECU借助安装在油轨上的燃油压力传感器监测被调节的燃油压力，并根据需要改变信号的强度以达到要求的结果。
（7）油轨 油轨总成（见图6-15）安装在气缸盖的侧面，油轨内腔的体积较小，约只有29mL，主要是为保证在起动及怠速时快速提升压力，以满足此时的燃油压力需求；同时也为了减小由于喷油器的开闭和高压燃油泵的工作所引起的压力变化。在油轨上连接着4个流量阀、1个燃油压力传感器、1个燃油压力限制器和1个燃油回油歧管。
图6-15 燃油轨总成
（8）流量限制器 流量限制器（见图6-16）作为油轨的出油口安装在燃油轨的上部，燃油通过出油口流至喷油器。流量限制器用于在油管或喷油器泄漏时保护燃油系统。当系统工作正常时，燃油压力作用在柱塞的两端，在弹簧的作用下柱塞上移，阀被打开。当在流量限制器的下游（即出油口至喷油器）出现较大的压力损失时，进油口压力将推动活塞移动，关闭燃油出油口，以防止燃油在高压下泄漏。
（9）压力限制器 压力限制器（见图6-17）安装在油轨下侧，当高压油泵后面的燃油压力调节器出现故障时，起到保护燃油系统的作用。当油轨中的油压达到175MPa时，阀被打开允许过多的油压返回至燃油箱。如果油轨中的压力异常高，则压力限制器工作（打开），它在压力降低到一定水平之后恢复（关闭），由压力限制器释放的燃油再返回到油箱。
（10）燃油压力传感器 安装在油轨中间下侧的燃油压力传感器（见图6-18）是共轨中最重要的传感器，其精确测量对系统有效运行至关重要，其作用是测量油轨中的燃油压力并将其转换成一个电信号传送给ECU，从而确定燃油喷射的周期。
燃油压力传感器是一个半导体传感器，它是利用压力施加到硅元件上时电阻发生变化的压电效应原理制成的。传感器膜片上的传感器元件将高压油管内的压力变化转换成电压信号
图6-16 流量限制器
1—至油轨的接口 2—密封垫 3—柱塞 4—弹簧 5—壳体 6—至喷油器的接口 7—柱塞座 8—节流阀
图6-17 压力限制器
1—高压接口 2—阀 3—流量通道 4—柱塞 5—弹簧 6—限位 7—阀体 8—燃油回流
输送到ECU。燃油压力传感器的连接电路和输出特性如图6-19所示，其输出电压与燃油压力成正比。
图6-18 燃油压力传感器
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图6-19 燃油压力传感器的连接电路和输出特性
（11）电动喷油器 电动喷油器的结构如图6-20所示，其工作原理如图6-21所示。
电动喷油器的燃油压力与油轨中的压力相同。在初始位置，高压燃油通过组合在一起的滤芯提供至喷油器，作用在喷油器针阀的底部将针阀提起使之离开阀座；同时，高压燃油也作用在针阀的上部，以确保喷油器保持关闭状态。
当需要喷射燃油时，喷油器上部的电磁阀通电，使处于针阀上部的燃油压力通过油轨返回到燃油箱。此时，作用于针阀下部的油压将使针阀提升离开阀座，燃油喷射开始。在喷射结束时，电磁阀被断电，这将使针阀上部重新建立起高压燃油压力，当针阀上部和下部的压力恢复至相等时，针阀被强制压回阀座，燃油喷射结束。
电动喷油器的控制电路如图6-22所示。
（12）燃油回油歧管 燃油回油歧管（见图6-23）位于油轨下面，与压力限制器相接，所有燃油返回并汇集于此。在燃油箱连接处内部安装有一个经过标定的直径约为2.3mm的孔，它用于调节回油流量，使回油管路中产生大于50kPa的油压，以确保温控-冷起动器正常工作。
图6-20 电动喷油器的结构
图6-21 电动喷油器的工作原理
a）喷射时 b）停止喷射时
图6-22 电动喷油器的控制电路
图6-23 燃油回油歧管
（13）大气压力传感器 大气压力传感器位于ECU内部，其功能是测量大气压力，以便根据海拔修正空气流量的比率。
（14）空气流量传感器 空气流量传感器（见图6-24）安装在进气歧管的上部，用于测量进入进气歧管增压后的空气量。该测量值与空气温度一起用于ECU精确地计算进入气缸的空气量，以便在每个燃烧循环调整每个喷油器的供油量。
空气流量传感器还包含一个电子温度修正电路，以便相对于进气温度修正空气流量的测量精度。
（15）冷却液温度传感器 一个负温度系数（NTC）类型的冷却液温度传感器（见图6-25）安装在节温器室上，用于测量发动机的冷却液温度并将此反映发动机温度状态的信号提供给ECU。
图6-24 空气流量传感器
1—电气接头 2—空滤室壳体中的测量管道 3—电路板 4—传感器元件 5—传感器壳体 6—部分流量测量管道 7—部分流量空气出口 8—部分流量空气进口
图6-25 冷却液温度传感器
1—电子插头 2—壳体 3—NTC电阻 4—冷却液
（16）加速踏板位置传感器 加速踏板位置传感器是一个带有怠速开关的电位计，它向ECU提供与加速踏板位移成比例的电压信号，以便ECU确定燃油的供给量。加速踏板位置传感器原理与节气门位置传感器的原理相似，其实物如图6-26所示。
（17）飞轮凸轮轴传感器 飞轮传感器属于磁感应式传感器，它安装在飞轮上部。在发动机运转时，由于使通过飞轮上58个孔的磁通量发生变化，因此传感器产生电信号，ECU根据此信号测量发动机的转速和控制转速计数器。
凸轮轴传感器位于凸轮轴带轮的后面，由于带轮上有一个缺口，在发动机转动时，传感器的磁通量发生变化从而产生电信号。发动机工作时的喷油相位由飞轮位置传感器和凸轮轴位置传感器共同来确定，ECU还将此信号作为测量发动机转速的备用信号。
3.共轨式燃油喷射控制
ECU接收到各个传感器的信号后加以计算和比较，并发出控制指令对下述内容进行控制。
（1）喷射控制 喷射控制包括燃油喷射量控制、喷射正时控制和喷射率控制等内容。
1）喷射量控制。喷射量控制是指根据发动机转速和加速踏板位置信号实施控制，从而获得最佳的喷射量。
2）喷射正时控制。喷射正时控制是指根据发动机转速和喷射量进行控制，从而获得最佳的喷射正时。
3）喷射率控制。喷油率控制用来控制单位时间内喷油器喷孔喷射燃油的速度，以便ECU根据各传感器的信号控制预喷射和主喷射的程序，包括燃油喷射提前角、预喷射和主喷射之间的间隔以及主喷射提前角。
ECU在各传感器信号的基础上根据内部设定的参数图谱来确定合适的喷油始点，当发动机转速低于2400r/min时，预喷射开始工作，以减少像直喷式柴油机典型的爆燃现象的发生。
图6-26 加速踏板位置传感器的实物
（2）喷射压力控制 ECU在计算的发动机负荷基础上，根据各传感器的信号控制燃油压力调节器，以保持适当的油压。根据发动机运转的状态，如转速、负荷等，燃油压力调制范围为35MPa～180MPa，燃油压力的提高和降低可根据负荷的要求用缩短或延长喷射时间而加以补偿。
（3）怠速控制 系统通过调节喷油量来控制怠速，ECU根据各传感器的信号调节喷油量，使发动机的实际转速与ECU计算出来的目标转速相匹配。
（4）低转速时的气缸平衡控制E CU根据各传感器信号，通过改变各缸喷油器的喷油时间控制发动机在低转速或怠速时的转速波动。
（5）加速时发动机的运转控制 通过对燃油压力调节器和喷油器的开启时间进行控制，确保在每一个工况下发动机都能正常的工作。
（6）最大转速限制 当发动机转速为4250r/min时，ECU将通过缩短喷油器开启时间来限制燃油的流量。当发动机转速超过5000r/min时，喷油器将停止工作。
（7）燃油切断控制 ECU通过以下方式来实现减速时的燃油切断控制：
1）取消喷油器传送来的信号。
2）在达到怠速前喷油器不工作。
3）控制燃油压力调节器。
（8）加速时的烟雾控制 发动机在大负荷状态下工作时，为防止车辆排出含有过多烟雾的尾气，ECU将根据进气传感器和发动机转速传感器的信号对燃油压力调节器和喷油器通断时间进行控制。
（9）空调压缩机控制 单元根据发动机冷却液温度控制空调压缩机电磁离合器的吸合与断开。当发动机冷却液温度达到105℃时，电磁离合器断开。
（10）发动机停机 当点火开关关闭时，ECU会被持续供电一段时间，将ECU中的一些参数记录在EPROM中，以确保下次起动时这些参数仍然有效。这些参数包括故障码和防盗器信息等。
（11）起动 当点火开关置于ON时，各种参数将再次被拷贝到RAM中。
4.共轨燃油喷射系统故障的自诊断
闪烁故障码开关位于熔断器的左边，它包含博世MS6.3电控燃油喷射系统的基本故障码。
（1）读取存储的故障码
1）将点火开关置于ON位置。
2）按闪烁故障码开关后松开。
3）仪表板上的EDC警告灯和闪烁故障码开关上的LED灯将以相同的频率开始闪烁，显示存储在ECU中的故障码。首先将出现一系列长时间的闪亮，然后出现短时间的闪亮，在闪亮的过程中会出现短时间的暂停，这些闪亮构成了第一个故障码。
4）在闪烁结束后，EDC警告灯将熄灭。
5）重复上述程序可读取下一个故障码。
6）重复上述步骤直到第一个故障码再次出现。
故障码的出现次序是按故障发生的时间进行排序的。
（2）清除故障码
1）断开点火开关。
2）按住闪烁故障码开关并保持5s。
3）在按住闪烁故障码开关后，打开点火开关。
4）按闪烁故障码开关时间超过5s后松开。
5）断开点火开关。
被删除的故障码不仅包括已存在的故障码，而且还包括断续出现的故障码。如果ECU的存储器中没有故障码，则EDC警告灯将不闪烁。
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