共軌技術

日趨嚴重的能源危機，成為全世界內燃機行業關注的焦點，也使柴油機越來越受到用戶青睞。共軌噴射系統是指高壓油泵、壓力感測器和ECU組成的閉環系統中，將噴射壓力的產生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油軌，通過對公共供油軌內的油壓實現精確控制，使油軌內燃油的壓力大小與發動機的轉速無關。可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發動機轉速的變化現象，克服了傳統柴油機燃油壓力的缺陷。ECU控制噴油器的噴油量大小，取決於油軌（燃油軌道）壓力和電磁閥開啟時間的長短。共軌式電控燃油噴射技術是通過共軌直接或間接地形成相對恆定的高壓燃油，分別送到每個噴油器，並藉助於集成在每個噴油器上的高速電磁閥的開啟與閉合，定時、定量地控制噴油器噴射至柴油機燃燒室的油量，從而保證柴油機達到良好的霧化、最佳的空燃比、最佳的發火時間、足夠的發火能量和最少的污染排放。

與汽油機相比柴油機有很多優勢：能減少20%~25%的CO2廢氣排放，車速較低時的加速性能更有優勢，平均燃油消耗低25%~30%，能提供更多的駕駛樂趣。因此，有人大膽對全球汽車產量中柴油機的發展趨勢進行了預測，並按區域劃分世界汽車產量中的柴油機比例。但是，與汽油機相比，柴油機的排放控制又是一個難點。為滿足排放標準，柴油機先進的燃油噴射系統———高壓共軌技術成為業內人士關注的焦點。前些年，高壓共軌技術是外資一統天下，這種局面被打破了。

2005年12月30日，北京率先實施國Ⅲ排放標準。2006年7月31日，上海公交、計程車行業新車實施國Ⅲ排放標準。2006年9月1日，廣州開始實施國Ⅲ排放標準。今年7月1日全國將全面實施國Ⅲ排放標準。到2010年，全國將實施國Ⅳ排放標準。

排放標準的提升，必然推動發動機技術的發展。對於汽油發動機，由於技術相對成熟且有后處理，柴油發動機，由於大部分還是機械式燃油系統，且柴油機直噴技術發展歷程較短，因而為滿足排放標準要求必須重新設計發動機。我國大部分採用引進技術來滿足現階段排放標準（國Ⅲ），但也有部分企業在進行自主研發，如中國一汽無錫油泵油嘴研究所、成都威特等。在更嚴格排放標準要求下，除電控燃油系統外，發動機整機也引進了許多新技術。世界著名的汽車研發機構Ricardo公司推薦在各排放階段的發動機技術要求，從中可見共軌系統由於其獨特的優勢，是最具繼承性和可持續發展的燃油噴射系統之一。

柴油燃油噴射系統從機械控制式發展到電子控制式系統后，電子噴射系統又經歷了三次變革，即位置式燃油噴射系統、時間式燃油噴射系統和時間壓力式燃油噴射系統（共軌系統）。高壓共軌系統實現了壓力建立和噴射過程的分離，從而使控制過程更具有柔性，能更準確地實現小油量的精確控制，更好地實現多次噴射。

自從1991年日本電裝公司發表ECD-U2高壓共軌系統論文以來，國外燃油系統製造商紛紛投入巨額資金和人力開發共軌系統。博世公司於1995年發表了用於轎車的高壓共軌系統，採用徑向柱塞轉子式供油泵，噴油器電磁閥採用球閥結構。博世公司共軌系統在歐洲乘用車和輕型車柴油機上已得到普通應用，如德國戴姆勒-賓士公司C系列轎車、義大利AlfaRemeo156轎車、德國大眾的奧迪3.3L型V8渦輪增壓柴油機、美國通用公司與日本五十鈴公司合資生產的Duramax6600柴油機及美國康明斯公司的ISBe3.9L和5.9L全電控柴油機等。德爾福與西門子分別在1998年和2000年推出轎車MultecDCR1400共軌系統，採用徑向柱塞轉子式供油泵，德爾福公司的噴油器電磁閥設計在噴油器內，使得噴油器體積更小巧；西門子噴油器採用壓電執行器，響應時間更短；而日本電裝公司在1991年研究開發出的ECD-U2第一代產品，並於1995年匹配Hino的J08C柴油機、五十鈴的6HK1柴油機，經過多年的改進與完善，最新產品已用於轎車的ECD-U2P系統。

共軌燃油噴射系統應用十分普遍，博世公司已生產出2500萬套共軌系統，並在江蘇無錫投資建設了技術中心和工廠，實現了本地化生產。長城汽車與博世公司開發出了高壓共軌柴油發動機，此外奧迪、賓士、華泰等品牌也推出了採用共軌系統的汽車。我國部分大學、研究所和企業也通過合作或獨立自主研發，取得了各具特色的研究成果，並有數十項專利公布。因此，我國在電控直噴式柴油機方面已積累了一定的經驗，但總體來說與國外還存在差距，主要體現在製造工藝和批量生產的質量控制。此外，國內共軌系統相關配套體系不健全，部分零部件還依靠進口，如單片機晶元、共軌壓力感測器等。

相對於汽油機而言，國內在電控柴油機方面與國外差距相對較小。這得益於兩方面原因：一是我國原有柴油機使用車輛大都具有自主品牌，二是我國柴油機使用車輛的舒適性要求不高，價格低廉，國外公司與中國企業競爭不佔優勢。

隨著排放標準的提高，柴油機必須採用電控噴射系統。目前國內柴油電控系統主要有共軌、單體泵等，和國外先進技術比，雖然還不具備對等的實力，但發展勢頭良好。如無錫油泵油嘴研究所研發的共軌系統已在無錫公交使用，同時國內從事電控柴油機研發的企業數量較多，因而國內在電控柴油機市場今後一定會有所作為。而國外公司提供的產品價格相對較高，供貨價格取決於批量，在目前我國電控柴油機批量還不大的前提下，他們很難拿到比較滿意的價位。

同時，在售後服務及配件供應方面，國內自主品牌系統也存在明顯的優勢，國內自主研發的電控燃油系統競爭力主要體現在以下幾方面：首先，價格便宜，經濟批量較小。其次，對於輕卡產品，在批量不大的情況下匹配共軌技術，可選擇高噴射壓力的PM型直列泵+電子調速器+冷卻EGR方案，這也是我們的優勢。還有，對於中重型車輛，在國Ⅲ階段已開始實施共軌、單體泵等技術路線。

當然，國內在電控柴油機系統方面還面臨很多挑戰，如製造工藝不成熟，批量規模較小；燃油品質難以保證；柴油機后處理技術水平不高等。但這些會隨時間推移，不久將逐步得到解決。