置在高压油泵和喷油器之间的具有较大容积的共轨管，把喷油泵输出的燃油积蓄起来并抑制压力波动，再通过各高压油管输送到每个喷油器上，ECU根据工作需要控制高速电磁阀的开关，电磁阀起作用的时刻决定喷油定时，其起作用的持续时间和共轨压力同时决定喷油量。
BOSCH公司是柴油机输出泵和喷油器制造业的先驱，为提高柴油机性能，满足越来越严格的排放法规，致力于高压共轨技术的研究，已研发了三代高压共轨系统。
第一代高压共轨系统使用的高压油泵是径向三柱塞定量泵，其排量固定不变，随着转速的增长，输出流量不断增长，因此多余的高压燃油只能通过高压溢流阀泄走，导致燃油的浪费和很高的燃油温度。
第二代高压共轨系统使用的高压油泵为带有电控压力调节器的径向柱塞泵，可实现部分停缸控制，可降低功率消耗，共轨压力在15~140MPa范围内自由调节，能实现低的喷油率、预喷射和多次喷射。
第三代高压共轨系统的它的特点体现在其技术的复杂度和精密度上。高压输油泵前端的齿轮泵将燃油从油箱抽出，通过燃油滤清器送入具有泵油量可调节功能的高压油泵进行升压，分配单元将进入的燃油分成两路，一路供给泵油元件，另一路用于冷却。高压油泵将燃油压缩至最高压力达到160MPa左右，并将其输入共轨。共轨上的压力传感器、溢流阀和电控装置形成共轨压力闭环控制。高压燃油经共轨传送到喷油器。压电执行器内置于喷油器主体上，减少了75%的运动件及75%的质量，开关速度得到很大提高，该系统可满足欧Ⅳ排放法规标准。
8
图2-4第三代高压共轨系统
1-电动输油泵 2-燃油滤清器 3-回油阀 4-回油储存器 5-CP1 高压泵 6-高压控制阀 7-共管压力传感器(RPS) 8-共管 9-喷油器 10-ECU控制单元 11-油温传感器 12-其它传感器
BOSCH公司的第三代适用于商用车的高压共轨喷油系统CRSN3性能更加优越，可实现一个循环内多达6次的连续喷射能力，喷射压力到2012年已达250MPa，而且该系统没有静态泄漏，使得液压效率明显改善，同时，该系统控制的泄漏量大大减少。
2.3.1高压共轨系统的优点 （1）可实现高压喷射，最高已达250MPa,喷油压力可弹性调节，根据柴油机不同工况确定最佳的燃油喷射压力。
（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，确保良好的动力性和经济性。
（4）喷油定时和喷油量可自由选定。
（5）具有良好的喷射特性、可优化燃烧过程，使油耗、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转矩特性。
（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。
9
3 电控柴油机新技术应用
3.1柴油机电子控制新技术分析
随着车用柴油机的不断发展，现代柴油机电子控制系统的控制范围日益广泛，除了对喷油系统实施电子控制外，还对其他系统进行电子控制，才能使整个柴油机处于最佳状态。 （1）废弃再循环
电子控制的废弃再循环装置，通过闭环式电-气伺服机构控制再循环阀，从而能在各种工况和大气压下，精确控制再循环排气量，使柴油机排放达到最优。 （2）进气涡流调节
直喷式柴油机喷油系统和进气涡流比Ω=
npn的匹配是十分重要的，要使柴油机
获得好性能，高速时涡流比要低，低速时涡流比要高，在冷起动时因怕火焰被吹灭，也希望涡流比低。当Ω高=Ω低，耗油率下降1%，冷起动时间减少10%,白烟消失时间缩短35%。
（3）可调机构的进气系统
柴油机低负荷时，所需空气量少，过多空气量会增加换气损失，使油耗升高。日野公司在EK100型柴油机上采用进气量控制系统，使柴油机在高低负荷时的进气量达最佳。此系统是在进气管中段，设置由压缩空气驱动的控制阀，控制器根据负荷及转速传感器检测的信号来输出信号控制电磁阀开关，电磁阀控制着进入气缸的压缩空气，从而实现对进气量的电子控制。 （4）可变气门定时控制
通过控制气门定时，来调节发动机的实际排量，从而改善部分负荷运行时的经济性。控制器根据工况优化所选择的排量，快速而准确地控制气门定时。现在已研究出电磁进、排气机构，它能使柴油机在不同转速与负荷下，保持最佳换气时面值与排气定时，因而使发动机在各个工况下都有最佳充气效率，并使强制排气损失最小。
3.2新型喷油系统的研发应用
柴油机降低排放的对策主要是改善燃烧，而喷油系统性能是影响柴油机燃烧过程的关键因素，虽然高压共轨系统有很多的优点，但是不能忽视的问题是如何进一
10
步提高其喷射压力，进而提高柴油机性能且降低烟度和颗粒的排放。由于共轨系统不仅有高压油管还有共轨管，使其高压容积增大，因此进一步提高喷射压力比较困难。另外，共轨压力的调整比较复杂，有较大的滞后性，如果缩短调节时间将可能导致共轨压力振荡超调。为防止压力波动太大，一般需要通过几个发动机工作循环才能建立稳定的共轨压力，而电控单体泵可以实现喷射循环间燃油压力的单独建立，而且响应速度快，但是电控泵喷嘴和电控单体泵的喷射压力随发动机转速的变化而变化，而且它们的喷射特性决定了预先设计的凸轮型线，喷油开启和关闭也不能灵活调整。因此人们又在探索将电控单体泵（或电控泵喷嘴）和高压共轨系统结合，各自发挥其优势，这样就出现混合式电子控制系统。 3.2.1 电控单体泵和高压共轨喷油器组成的混合式喷油系统
该系统是通过将现有的电控单体泵和高压共轨喷油系统的优点进行整合，采用电控单体泵来灵活建立和控制高压燃油供给，采用高压喷油器来灵活实现燃油的喷射。它实现了供油和喷油的独立控制，根据喷射需要能及时产生高压，降低了系统的加工难度，提高了系统的安全性。
3.2.2电控单体泵和高压共轨喷油器加共轨管组成的混合式喷油系统
（1）由传统电控单体泵、高压共轨喷油器和共轨管组成的混合式喷油系统。这是美国Delphi公司提出的一个技术。这里的“传统电控单体泵”是指其中常开电磁阀的阀芯依然是菌状倒圆锥形阀加圆柱形的导向杆组成。该系统减少泵油过程对喷油过程的影响，但由于常开电磁阀是压力平衡式的菌状倒圆锥形，会产生高压燃油的泄漏和系统压力的非正常振荡，进而影响喷油特性。
（2）针对上述系统存在的问题，Delphi公司提出来新的技术方案，采用新型电控单体泵、高压共轨喷油器和共轨管组成的混合式喷油系统。新型电控单体泵的电磁阀是具有自锁功能的常开电磁阀，有效的解决高压燃油的泄漏，而且降低了阀芯和阀体内孔的加工精度，使成本大大减小，提高了可靠性，实现了灵活、柔性的喷油控制。
11
4 柴油机电子控制系统的发展趋势
4.1柴油机电子控制系统的发展趋势
电子控制技术的引入，开创了柴油机控制技术机电一体化的新时代，可以说今后的电子控制系统将会是高喷射压力、喷油量和喷油定时可灵活控制、最佳喷油速率控制的一个趋势，而柴油机各系统的全电子控制也是必然的趋势。综合分析柴油机电子控制系统的历史和现状，它的主要发展动向有以下几点： （1）改善柴油机的燃油经济性
在世界发生石油危机的条件下，改善柴油机的燃油经济性已成为研究热点。而高的喷射压力、独立的喷射压力控制、小孔径喷油、较高的平均喷油压力等措施都能降低燃油消耗率，从而提高燃油经济性。 （2）可变的预喷射能力
预喷射可降低颗粒排放，又不会增加NOX的排放，还可改善柴油机冷起动性、降低冷态工况下白烟的排放，降低噪声，改善低速转矩。但是预喷射量、预喷射与主喷射之间的时间间隔在不同工况下的要求是不一样的。因此具有可变的预喷射控制能力对柴油机的性能和排放十分有利。 （3）降低驱动转矩冲击载荷
喷油系统在高压下工作，既增加了驱动系统所需的平均转矩，也加大了冲击载荷。喷油系统对驱动系统平稳加载和卸载的能力，是一种衡量喷油系统的标准。而高压共轨技术则大大降低了驱动转矩冲击载荷。
由此可见，常见的电子控制系统都将难以满足今后柴油机的发展需要，电控高压共轨系统仍是未来柴油机电子控制系统的发展方向。
12