柴油机电控技术的发展.doc

江西环境工程职业学院大专毕业生毕业论文江西环境工程职业学院大专毕业生毕业论文（毕业设计）题目: 柴油机电控技术的发展 分院： 汽车工程分院 姓名： 王晋旭 学号： 20094023 专业： 汽车运用技术 指导老师： 温举林 毕业论文答辨时间：20120613 柴油机电控技术的发展摘要从柴油机发展面临的问题入手，介绍了柴油机电控技术的几种型式：电控柴油喷射技术、针对排放的电控技术和柴油机电控管理技术，并阐述了柴油机电控燃油喷射技术在不同车型中的应用及今后的发展趋势。关键词：柴油机，电控技术，发展，高压共轨系统 目 录1 绪论1 1.1 课题的背景及使用范围12 油机发展面临的问题13 油机电控技术发展的原因23.1 车辆排放法规日趋严格23.2 燃油喷射压力不断提高34 柴油机电控燃油喷射技术的发展内容34.1 柴油机电控燃油喷射系统的优点34.2 柴油机电控系统的功能34.3 电控燃油喷射系统的组成44.4 柴油机供（喷）油量控制44.4.1 位置控制方式44.4.2 时间控制方式54.4.3时间压力控制方式54.4.4 压力控制方式54.5 柴油机供（喷）油正时控制64.5.1 直列柱塞泵供油正时电控系统64.5.2 转子分配泵供油正时电控系统64.6 柴油机电控燃油喷射系统实例74.6.1 本电装公司ECD-V1系统74.6.2 本电装公司ECD-V3系统74.6.3 本五十铃公司I-TEC系统74.6.4 直列柱塞泵电控系统74.6.5 美国CaterPillar公司HEUI系统74.6.6 本电装公司ECD-U2系统85. 未来柴油机电控燃油喷射系统的发展85.1 共轨式喷油系统的优点86. 柴油机电控燃油喷射技术的应用86.1 电控直列式喷油泵86.2 电控单体泵系统96.3 电控分配泵96.4 电控泵喷嘴系统96.5 机械驱动式电控泵喷嘴系统96.6 电控蓄压式泵喷嘴系统10结语11致谢12参考文献131绪 论1.1柴油机电控技术的背景及使用范围柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间压力控制（压力控制）第一代柴油机电控燃油喷射系统（常规压力电控喷油系统）优点：结构不需改动，生产继承性好，便于对现有柴油机进行升级换代。缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制。第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统）改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间压力控制”或“压力控制”。特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。但供油压力还无法独立控制。在过去的100年中，柴油机得到了非常大的发展，这不仅表现在使用范围上，从船用扩大到机车、IT程机械和发电等多种领域.同时由于柴油机具有的独特优点，其使用率仍在不断扩大，而且在质量、性能方面.也经历了飞速发展，单机功率不断扩大，油耗不断降低。目前，柴油机仍然是各种动力装置中热效率最高的一种.具有广阔的应用范围。2柴油机发展面临的问题目前柴油机发展面临的问题主要有两个，即能源问题和排放问题。世界能源消费自1978年以来就m现强劲增长。其中.亚太地区的石油消耗的增长尤为迅速。我国是一个石油消耗大国，从1993年我国成为石油纯进口国以来，进口量越来越大，2004年原油进口达到9000多万t.预计到2010年，我国的石油消费将达到3.53.8亿t。因此，能源供应方面的压力越来越大。其次就是排放问题，柴油机的排放污染物，包括一氧化碳(c0)，碳氢化合物(HC)，氮氧化合物(NOX).微粒(PM)等，这些成分的质量总和在柴油机排气中所占的比例虽然还不到1，但它们是有害的.因此被列为有害排放物。面对巨大的石油供应压力，我们的对策可以概括为：开源、节流。所谓“开源”就是除了增加汽油和柴油。所谓“节流”就是要提高发动机和整车的效率和燃油经济性，减少燃料的消耗。车辆排放控制的对策有几种：一是在用车的改造，二是代用燃料，三是新车的技术进步。但在用车改造存在一些问题：无法根据燃料的特性对发动机进行优化匹配：因发动机的原始状态不同，改装后的效果可能不同.有可能反而恶化排放质量等。目前代用燃料技术也有许多不尽理想之处，近期代用燃料不可能成为发动机燃料的主流。所以新车的技术进步将是发展柴油机技术不懈的追求。有关人士指出，与世界发达国家相比，中国车用柴油机面临许多问题，主要表现在：1社会认知度差。柴油机已被世界认可为汽车动力的最重要的机型，而在我国社会仍对柴油机缺乏全面的认识，社会的认识水平还停留在柴油车是技术落后、维修保养差、冒黑烟、高噪声的车辆，对现代柴油机的发展缺乏足够的了解，特别是对柴油机在世界能源政策中所处的地位以及对现代柴油车很低的排放状况缺乏透彻的认识。2柴油车普及率仍很低。在发达国家，所有的重型车都使用柴油机。在欧洲，约20的轿车和90的商用车使用柴油机，甚至在一些国家几乎所有的出租车都使用柴油机。在美国，约90的商用车使用柴油机。在日本，约92的轿车和38的商用车使用柴油机。而在我国，重型载货汽车和大型客车中柴油机的使用比例较高，达到90以上，而在微型汽车上还没有成熟的柴油机，轿车中还没有一辆车使用柴油机。 3降低汽车的排放需要三个基本条件：一是柴油机采用先进的技术；二是市场供应的油品质量要与排放的要求相对应；三是对在用的车辆建立完善的维修保养制度。目前，我国的汽车用柴油机在技术水平方面还需作出较大的努力，使国产柴油机的排放能全面达到相当于欧洲号或欧洲号的水平；国产柴油的品质尚不能满足车辆达到欧洲号和欧洲号排放的要求。此外，我国还没有建立起符合国际惯例的维修标准。3.柴油机电控技术的发展原因目前，在载重货车和大型客车的动力源中，柴油机在数量上占有绝对的优势。在小型客车和轿车的动力源中也已经出现了柴油机化的趋势。如下图所示，是近年来欧洲柴油机在轻型汽车动力中的份额。 图3-1 柴油动力的轻型车辆占轻型车总量的份额（%）可以看出，低油耗、低污染的柴油轿车在欧洲得到迅速发展，柴油机由于其独特的优越性能将成为未来车辆动力的主流。3.1车辆排放法规日趋严格随着世界范围内的能源危机和环境污染问题的日益严重，人们对于汽车发动机在节约能源和控制污染物排放方面的要求日趋严格。柴油机在排放方面，虽然柴油机排气中CO、HC等的排放量相当低，但其微粒的排放量很高，是汽油机的几十倍甚至更多。因此，世界各国在采用柴油机汽车的同时对其排放（尤其是微粒排放）控制提出了越来越高的要求。作为满足柴油机排放、节能和提高性能的重要途径，柴油机电控技术已成为当前柴油机技术的主要发展方向。3.2 燃油喷射压力不断提高实现高压燃油喷射一直是柴油机研究中的关键环节。提高燃油喷射压力，可以直接改善直喷式柴油机的燃油雾化效果，促进混合气的形成和充分燃烧，降低油耗和排放。十几年来，提高喷油压力一直被作为直喷式柴油机降低排放的关键手段。在柴油机上，燃油喷射系统作为保障高压燃油喷射的核心部件，传统的机械式燃油喷射系统存在着严重的缺陷和不足。随着高速微处理器及专用芯片技术、机电一体化技术和其它相关技术的共同发展，带动了柴油机燃油喷射系统的变革：从机械供油装置的改进逐步发展到电控燃油喷射系统，继而发展到柴油机电控技术。4柴油机电控技术发展的内容4.1柴油机电控燃油喷射系统的优点 改善低温起动性。电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。 降低氮氧化物和烟度的排放。采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。 提高发动机运转稳定性。 提高发动机的动力性和经济性。采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。 控制涡轮增压。柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。从而提高发动机的动力性和经济性。 采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。 适应性广。只要改变ECU的控制程序和数据，一种喷油泵就能广泛用在各种柴油机上，而且柴油机燃油喷射控制可与变速器控制、怠速控制等各种控制系统进行组合实现集中控制，有利于缩短柴油机电控系统开发周期，并降低成本，从而扩大柴油机电控系统的应用范围。4.2柴油机电控系统的功能 燃油喷射控制燃油喷射控制主要包括：供（喷）油量控制、供（喷）油正时控制、供（喷）油速率控制和喷油压力控制等。 怠速控制柴油机的怠速控制主要包括怠速转速控制和怠速时各缸均匀性的控制。 进气控制柴油机的进气控制主要包括进气节流控制、可变进气涡流控制和可变配气正时控制。 增压控制柴油机的增压控制主要是由ECU根据柴油机转速信号、负荷信号、增压压力信号等，通过控制废气旁通阀的开度或废气喷射器的喷射角度、增压器涡轮废气进口截面大小等措施，实现对废气涡增压器工作状态和增压压力的控制，以改善柴油机的扭矩特性，提高加速性能，降低排放和噪声。 排放控制柴油机的排放控制主要是废气再循环（EGR）控制。ECU主要根据柴油机转速和负荷信号，按内存程序控制EGR阀开度，以调节EGR率。 起动控制柴油机起动控制主要包括供（喷）油量控制、供（喷）油正时控制和预热装置控制，其中供（喷）油量控制和供（喷）油正时控制与其他工况相同。 巡航控制带有巡航控制功能的柴油机电控系统，当通过巡航控制开关选定巡航控制模式后，ECU即可根据车速信号等自动维持汽车以一定车速行驶。 故障自诊断和失效保护柴油机电控系统中也包含故障自诊断和失效保护两个子系统。柴油机电控系统出现故障时，自诊断系统将点亮仪表盘上的“故障指示灯”，提醒驾驶员注意，并储存故障码，检修时可通过一定的操作程序调取故障码等信息；同时失效保护系统启动相应保护程序，使柴油能够继续保持运转或强制熄火。 柴油机与自动变速器的综合控制在装用电控自动变速器的柴油车上，将柴油机控制ECU和自动变速器控制ECU合为一体，实现柴油机与自动变速器的综合控制，以改善汽车的变速性能。4.3 柴油机电控燃油喷射系统的组成柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外，对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求。（柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高约19.6MPa）各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类型、执行元件的类型、ECU控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，基本组成与其他电子控制系统一致，也由传感器ECU执行元件三部分组成。1.传感器：加速踏板位置传感器、反馈信号传感器、燃油温度传感器、其他传感器和信号开关2.柴油机控制ECU根据各传感器输入信号和内存程序，计算出供（喷）油量和供（喷）油开始时刻，并向执行元件发出执令信号。3.执行元件执行ECU的指令，调节柴油机的供（喷）油量和供（喷）油正时。4.4 柴油机供（喷）油量控制4.4.1 位置控制方式柴油机供（喷）油量的控制方法随供给系统的类型而异。第一代柴油机电控燃油喷射系统主要以电控直列柱塞泵或电控转子分配泵为特征。1.直列柱塞泵的供油量控制“位置控制”的直列柱塞泵供油量控制装置一般采用占空比控制型电磁阀（简称占空比电磁阀）式或直流电动机式电子调速器。2.转子分配泵的供油量控制“位置控制”的转子分配泵供油量控制装置，一般采用转子式或占空比电磁阀式电子调速器。第一代位置控制系统位置控制系统不仅保留了传统的泵管嘴系统，还保留了原喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或者滑套的运动位置予以电子控制。4.4.2 时间控制方式供油量的“位置控制”特点是用模拟量来控制执行元件工作，通过对喷油泵油量控制机构的定位来得到所需的供油量。不论采用何种类型的电子调速器，总是需要由部分机械装置来完成对喷油泵供油量的调节，也会降低控制精度和响应速度。所以继供油量“位置控制”之后出现了“时间控制”。1.转子分配泵的供油量控制在回油通道中安装一个有ECU控制的高速电磁阀来控制回油通道的开闭，也就实现供油量的“时间控制”。“时间控制”的转子分配泵取消了油量控制滑套和泵油柱塞上的回油槽（或孔）。2.P-T喷油器的供油量控制取消了原P-T燃油系统中结构复杂的调速器和喷油器中的计量装置，使燃油供给系统大为简化。高速电磁阀关闭的时刻即是喷油开始时刻，高速电磁阀关闭的持续时间决定了喷油量。第二代时间控制系统时间控制系统是用高速强力电磁阀直接控制高压燃油，一般情况下，电磁阀关闭，开始喷油；电磁阀打开，喷油结束。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭的持续时间。传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽和提前期等全部取消，对喷射定时和喷射油量控制的自由度更大。4.4.3 时间压力控制方式第二代柴油机电控燃油喷射系统中最典型的是电控共轨式燃油喷射系统。在电控共轨式燃油喷射系统中，对喷油量的控制采用“时间压力控制”或“压力控制”，用的最多的是“时间压力控制”方式。在该系统中，ECU控制供油压力调节阀使喷油器的喷油压差保持不变，再通过控制三通电磁阀工作实现喷油量和喷油正时的控制。电磁阀通电开始时刻决定了喷油的开始时刻，其通电时间决定喷油量。4.4.4 压力控制方式在后期开发的柴油机电控共轨式燃油喷射系统中，为降低对供油压力的要求，喷油量的控制采用控制喷油压力的方法实现，即喷油量的“压力控制”方式。喷油器喷孔尺寸一定，喷油时间一定，控制喷油压力即可控制喷油量；而在增压活塞和柱塞尺寸一定时，喷油压力（即增压压力）取决于共轨中的油压，共轨中的油压是由ECU根据各种传感器信号通过燃油压力调节阀来控制的，所以将此种喷油量控制方式称为“压力控制”方式。在系统中，ECU根据实际的共轨压力信号对共轨压力进行闭环控制。第三代共轨电控喷射系统共轨式电控喷射系统改变了传统的柱塞泵脉动供油的原理，通过油锤响应、液力增压、共轨蓄压或者高压共轨等形式形成高压。采用压力时间式燃油计量原理，用电磁阀控制喷射过程，可以实现对喷射油量和喷射定时的灵活控制。高压共轨系统被世界内燃机行业公认为20世纪三大突破之一，将成为21世纪柴油机燃油系统的主流。第三代共轨电控喷射系统基本特点高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来，并消除燃油中的压力波动，然后再输送给每个喷油器，通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。其主要特点可以概括如下：1.共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构；而且共轨腔内是持续高压，高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。2.通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可以根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节，尤其优化了发动机的低速性能。3.通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时，喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。第三代共轨电控喷射系统的典型系统高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。第三代共轨电控喷射系统的喷射系统预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机工作比较缓和，同时缸内温度降低使得NOX排放减小。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期，使燃烧在发动机更有效的曲轴转角范围内完成，提高输出功率，减少燃油消耗，降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢排放。4.5 柴油机供（喷）油正时控制传统柴油机供给系统中，都是采用机械离心式或液压式供油提前角自动调节器来控制喷油泵的供油正时，间接实现对喷油器喷油正时的调节。而在柴油机电控燃油喷射系统中，一般都是由ECU根据柴油机转速、负荷等传感器信号对供（喷）油正时进行控制。在第二代柴油机电控燃油喷射系统和部分采用“时间控制”供（喷）油量的第一代柴油机电控燃油喷射系统中，取消了传统的供（喷）油提前角自动调节器，采用由ECU控制的高速电磁阀控制供（喷）油的开始时刻（即正时），并增加供（喷）油正时传感器，实现了供（喷）油正时的闭环控制。4.5.1 直列柱塞泵供油正时电控系统直列柱塞泵供油正时电控系统由正时控制器、电磁阀、柴油机转速传感器、正时传感器和ECU等组成。两个电磁阀分别安装在正时控制器进、回油路中，控制正时控制器工作的液压油来自柴油机润滑系。正时控制器安装在喷油泵驱动轴与凸轮轴之间，受液压控制的正时控制器可使喷油泵凸轮轴相对驱动轴在一定范围内转动。柴油机转速传感器安装在喷油泵驱动轴上，ECU主要根据柴油机转速和负荷传感器信号确定基本供油提前角，再根据冷却液温度等传感器信号进行修正，并通过两个电磁阀控制正时控制器工作，来实现对喷油泵供油正时的控制。正时传感器安装在喷油泵凸轮轴上，用来检测凸轮轴的位置和转角，ECU根据正时传感器信号判断实际的供油正时，并对供油正时进行闭环控制。4.5.2 转子分配泵供油正时电控系统在第一代柴油机电控燃油喷射系统中，转子分配泵供油正时的控制通常是在原供油提前角自动调节器活塞两侧油腔之间增加一条液压通道，并由ECU通过电磁阀控制该液压通道来实现。ECU主要根据柴油机转速和负荷传感器信号确定基本供油提前角，再根据冷却液温度等传感器信号进行修正，并通过电磁阀控制正时活塞左右两侧油腔内的燃油压力差，以改变正时活塞的位置；正时活塞左右移动时，通过传动销带动转子分配泵内的滚轮架转动，从而改变喷油泵的供油正时。正时传感器（正时活塞位置传感器）为差动电感式。传感器铁心随正时活塞移动，传感器线圈内产生与活塞位置成正比的电压（自感电动势）信号,ECU根据此传感器信号对喷油泵供油正时进行闭环控制。4.6 柴油机电控燃油喷射系统实例4.6.1 本电装公司ECD-V1系统日本丰田公司柴油轿车最早装用的就是由日本电装公司开发的ECDV1系统，该系统是在转子分配式喷油泵的基础上，加装电子控制装置而形成的。主要传感器包括：发动机转速传感器、加速踏板位置传感器、滑套位置传感器、正时活塞位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、车速传感器、空档开关、起动开关、空调开关等ECDV1系统的控制功能包括：燃油喷射控制、进气节流控制、预热塞控制、自诊断和安全保护功能等。4.6.2 本电装公司ECD-V3系统日本电装公司开发的ECDV3系统也是在转子分配式喷油泵基础上，增加电子控制装置形成的柴油机电控燃油喷射系统。与ECDV1系统相比，主要是喷油量控制方法不同，ECDV3系统是通过控制喷油时间来实现对喷油量控制的，即ECU在确定喷油器的喷油开始时刻后，再通过回油控制电磁阀来控制柱塞泵回油的时刻（即停止喷油的时刻），以此来控制喷油量；为控制喷油时间，在转子分配式喷油泵内增设了泵角传感器。泵角传感器采用电磁感应式，向ECU提供喷油泵凸轮轴位置和转角信号。此外，ECDV3系统装用光电式着火正时传感器，对喷油正时实施反馈控制。发动机转速传感器安装在曲轴上。4.6.3 本五十铃公司I-TEC系统五十铃公司I-TEC（全电子控制式）是在转子分配式喷油泵基础上，增加电子控制装置形成的全电子控制式柴油机电控燃油喷射系统。该系统的主要特点是：具有巡航控制功能，设有燃油温度传感器，不对喷油正时进行反馈控制。此外，加速踏板位置传感器采用差动电感式；进气节流（节气门）不受ECU控制。4.6.4 直列柱塞泵电控系统 装用直流电动机式电子调速器的直列柱塞泵电控系统，用电子调速器取代原有的机械调速器，以实现对喷油量的控制；用正时控制器取代原有的机构离心式供油提前角自动调节器，来对喷油正时进行控制；并设有油量调节拉杆（或齿条）位置传感器和正时传感器，对喷油量和喷油正时的控制均采用闭环控制方式。4.6.5 美国CaterPillar公司HEUI系统该系统具有共轨式柴油机电控燃油喷射系统的基本组成和结构，属第二代电控共轨式燃油喷射系统。该系统的控制功能包括：燃油喷射控制、进气控制、起动控制、故障自诊断、失效保护和应急备用，同时还具有与其他控制系统进行数据传输的功能。HEUI系统的喷油量控制采用了“压力控制”方式，通过由传感器、ECU和执行元件等组成的控制系统，对循环喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油压力进行控制。4.6.6 本电装公司ECD-U2系统该系统主要用于载重汽车装用的柴油机上，日本日野汽车公司、三菱汽车公司和日产汽车公司生产的载重汽车柴油机多数采用ECD-U2系统。该系统具有共轨式喷油系统的基本组成和结构，属于第二代柴油机电控燃油喷射系统，ECD-U2系统的组成，由各种传感器、ECU、燃油压力控制阀和三通电磁阀等组成的控制系统，对喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油压力进行“时间压力控制”。5未来柴油机电控燃油喷射系统的发展随着柴油机电控喷油技术的不断发展和完善，电控燃油喷射系统的形式也越来越多。由于排放法规的要求越来越严格，各种不同的电控系统也都有其各自的优缺点，究竟哪一种类型的电控燃油喷射系统是最具潜力的、综合性能指相对优越的，则需要对各种型式的喷油系统进行比较。研究结果表明最佳的喷油系统是共轨式喷油系统。共轨系统具有以下优点：1).没有限制燃油喷射的供油凸轮，这样可以在最大程度上自由选择预喷射主喷射的始点；2）.驱动扭矩峰值降低；3）.可自由选择喷射压力；4）.喷嘴一旦打开，开启压力和共轨压力都在起作用，在针阀关闭时也是如此。 正是由于高压共轨喷油系统具有以上优势，所以在直喷式柴油机上应用共轨系统目前已经达成共识。世界上各大汽车公司都在竞相研制和生产自己的高压共轨直喷式柴油机。随着Fiat集团、梅赛德思-奔驰公司共轨直喷式柴油机的使用，底特律柴油机公司、宝马汽车公司、丰田汽车公司、标致雪铁龙集团和雷诺汽车公司等都已研制出他们自己的高压共轨直喷式柴油机。由此可以看出，高压共轨式电控喷油系统是未来柴油机喷油系统发展的必然结果。高压共轨柴油机电控燃油喷射系统的发展与传统的供油系统相比，电控高压共轨燃油喷射系统可以降低汽车碳烟和颗粒排放，提高发动机动力性和燃油经济性，改善起动性能和降低燃烧噪声，是目前公认的最有前途的车用柴油机燃油供给系统。国外典型的高压共轨电控系统主要有：日本电装公司ECDU2高压共轨燃油喷射系统、德国Bosch公司CR高压共轨燃油喷射系统。日本电装公司ECDU2高压共轨燃油喷射系（统ECDU2系统如图2所示），包括电控高压油泵、共轨、电控喷油器、ECU（电子控制单元）以及各种压力、温度、转速和位移传感器。共轨压力按发动机负荷图谱，根据每一时刻发动机转速和负荷条件进行控制。喷油率、喷油量和喷油定时根据发动机工况条件来控制。以前用的共轨压力为120 MPa，目前已提高到160 MPa。6柴油机电控燃油喷射技术的应用目前，柴油机已普遍采用电子控制燃油喷射系统。柴油机实现电子控制喷油的方法有两种：一是在传统的喷油泵-油管-喷嘴系统基础上只对调速器、供油提前器进行改进的电子控制；二是采用全新的喷油概念，直接控制喷油嘴。6.1 电控直列式喷油泵 在直列泵基础上发展起来的电子控制燃油喷射装置最多,它具有喷油量与喷油定时控制功能或只具备其中一种功能,有些控制系统还具有喷油压力和喷油速率等控制功能。 电控直列泵的喷油量控制装置为电控调速器。电控调速器使喷油量随转速变化的控制易于实现,而且其响应速度比机械式或机械液压式调速器快得多,因此,适用范围非常广泛。电控调速器按执行机构的不同可分为电子调速器(如日本DKK公司的RED-型电子调速器、德国Heinzmann公司的E型电子调速器及美国BarberColmann公司的电子调速器等)及电子液压式调速器(如德国Bosch公司的EDR型调速器等)。 电控直列泵的喷油定时装置一般采用电子液压式执行器,如德国MTU公司880系列柴油机的ECS系统、电装公司的ECD-P3型电液正时器及美国卡特彼勒公司的PEEC系统等。 日本ZEXEL公司的TICS系统采用柱塞滑套式定时调节机构,通过控制定时滑套的位置改变柱塞供油的预行程,从而调整供油定时,同时还可以与升速式凸轮相配合来控制喷油速率和喷油压力.日本小松也开发了采用独特的组合式柱塞的可变预行程的KP21型喷油泵,德国波许公司也研制了RP39、RP43型可变喷油速率、喷油定时和喷油量控制的控制滑套式喷油泵,其工作原理和结构与ZEXEL公司的P-TICS系统相似,也属于一种可变预行程直列泵。 6.2 电控单体泵系统 德国Bosch公司的电控单体泵(EUP)系统,采用较短的高压油管,可实现较高的喷油压力,最高喷油压力可达160MPa.该系统采用高速电磁阀控制喷油定时及喷油量。 6.3 电控分配泵 柴油机电控分配泵的喷油量及喷油定时的控制一般采用高速电磁阀,电磁阀的闭合时刻对应着喷油定时,电磁阀从闭合到开启的时间确定了喷油量,如日本丰田公司的ECD-型电控VE泵.德国Audi公司轿车用柴油机也采用了电子控制分配泵.美国Stanadyne公司90年代初开发的DS型电控分配泵用于美国GM公司的1994年型6.5L增压柴油机上,该泵最高喷油压力可达100MPa,新研制的RS型电控分配泵可达到更高的喷油压力,峰值喷油压力接近140MPa。 6.4 电控泵喷嘴系统 未来载重车用柴油机的燃烧系统要求150MPa左右的最高喷油压力,以满足排放和噪声法规的要求.为此世界上各大汽车公司都在开发高压电控喷油系统,最具代表性的就是电子控制泵喷嘴系统.这种装置可分为机械驱动式和蓄压式两种,均能达到很高的喷射压力,使燃油雾化质量提高,大大降低了柴油机燃烧系统对缸内涡流强度的要求,甚至可以采用无涡流的燃烧系统。 6.5 机械驱动式电控泵喷嘴系统 目前发展最完善的电控泵喷嘴系统是机械驱动式电控泵喷嘴系统,如美国底特律(De-troit)柴油机公司的DDEC型电控泵喷嘴、德国Bosch公司的PDE27和PDE28型电控泵喷嘴、美国Carterpillar公司的电控泵喷嘴、英国LucasCAV公司的EUI型电控泵喷嘴等。现有产品的喷油压力已高达150MPa,科研用的柴油机上已有高达200MPa,甚至更高喷油压力的泵喷嘴系统.机械驱动式电子泵喷嘴系统在国外已获得充分发展,从单缸排量不足1L的小型柴油机到单缸排量大到几L的重型柴油机都获得了令人满意的使用效果。 6.6 电控蓄压式泵喷嘴系统 近年来,电控蓄压式泵喷嘴的研究比较活跃.因为它不需要机械驱动装置和机械调节装置,因此可以在不重新设计柴油机的情况下发挥泵喷嘴的优点.如美国卡特彼勒公司的电控蓄压式泵喷嘴系统HEUI,该系统的主要特点是:将电控和液压技术相结合,按时间控制喷射过程和喷射压力;该系统的工作与发动机转速无关,可在宽广的工况范围内保持较高的喷油压力,最高喷油压力可达到150MPa;具有喷油速率控制功能,对初始供油期、着火延迟期和主喷期间的供油量进行优化控制;应用该喷油系统的柴油机的烟度、颗粒和NOX排放以及响应性都获得了改善。 美国BKM公司从1975年开始研制电控蓄压式泵喷嘴，于1983年正式批量生产.这种伺服燃油喷射系统能满足172910kW柴油机的匹配需要，最高喷射压力可达160MPa。 其他产品还有日本小松公司KOMPIC