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高壓共軌(Common Rail)電噴技術是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元(ECU)組成的閉環(huán)系統(tǒng)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。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管(Rail)，通過公共供油管內的油壓實現精確控制，使高壓油管壓力(Pressure)大小與發(fā)動機的轉速無關，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉速變化的程度。

共軌技術是指高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)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管，通過對公共供油管內的油壓實現精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉速無關，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機的缺陷。ECU控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于燃油軌(公共供油管)壓力和電磁閥開啟時間的長短。

共軌系統(tǒng)將燃油壓力產生和燃油噴射分離開來，如果把單體泵柴油噴射技術比做柴油技術的革命的話，那共軌就可以稱作反叛了，因為它背離了傳統(tǒng)的柴油系統(tǒng)而近似于順序汽油噴射系統(tǒng)。共軌系統(tǒng)開辟了降低柴油發(fā)動機排放和噪音的新途徑。

歐洲可以說是柴油車的天堂，在德國柴油轎車占了39%。柴油轎車已有了近70年的歷史，而最近10年可以說柴油發(fā)動機有了突飛猛進的發(fā)展。在1997年，博世與奔馳公司聯(lián)合開發(fā)了共軌柴油噴射系統(tǒng)(Common Rail System)。今天在歐洲，眾多品牌的轎車都配有共軌柴油發(fā)動機，如標致公司就有HDI共軌柴油發(fā)動機，菲亞特公司的JTD發(fā)動機，而德爾福則開發(fā)了Multec DCR柴油共軌系統(tǒng)。

共軌系統(tǒng)與柴油噴射系統(tǒng)的區(qū)別

共軌系統(tǒng)與之前以凸輪軸驅動的柴油噴射系統(tǒng)不同，共軌式柴油噴射系統(tǒng)將噴射壓力的產生和噴射過程彼此完全分開。電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機械式噴油器，燃油軌中的燃油壓力由一個徑向柱塞式高壓泵產生，壓力大小與發(fā)動機的轉速無關，可在一定范圍內自由設定。共軌中的燃油壓力由一個電磁壓力調節(jié)閥控制，根據發(fā)動機的工作需要進行連續(xù)壓力調節(jié)。電控單元作用于噴油器電磁閥上的脈沖信號控制燃油的噴射過程。噴油量的大小取決于燃油軌中的油壓和電磁閥開啟時間的長短，及噴油嘴液體流動特性。

燃油噴射壓力是柴油發(fā)動機的重要指標，因為它聯(lián)系著發(fā)動機的動力、油耗、排放等。共軌柴油噴射系統(tǒng)已將燃油噴射壓力提高到1800。

近年發(fā)展

最近2年，匹配直噴柴油發(fā)動機的轎車在歐洲得到了顯著發(fā)展，有著高效和出色的燃油經濟性，并降低了發(fā)動機噪音。直噴柴油發(fā)動機使用的是泵噴嘴系統(tǒng)，國內生產的1.9TDI寶來就應用這一系統(tǒng)，最高噴射壓力可達到1800巴。泵噴嘴直噴系統(tǒng)好雖好，但燃油壓力不能保持恒定，隨著排放控制的更加苛刻，就需要更高及恒定的柴油噴射壓力和更完善的電子控制，于是眾多制造商們就把優(yōu)點更多的柴油共軌系統(tǒng)作為柴油發(fā)動機的發(fā)展方向。這一系統(tǒng)有很高的燃油壓力，并能提供彈性燃油分配控制，通過ECU靈活地控制燃油分配、燃油噴射時間、噴射壓力和噴射速率。通過對以上特性的控制，共軌已經使柴油機的響應性和駕駛舒適性達到了汽油發(fā)動機水平，同時它具有著顯著的燃油經濟性和低排放特性。   在發(fā)動機所有轉速范圍內保證高燃油壓力，高的噴射壓力可以在低轉速工況下獲得良好的燃燒特性   由凸輪軸驅動控制的軸向柱塞式分配泵的發(fā)動機，燃油系統(tǒng)壓力與發(fā)動機轉速呈線性關系，在發(fā)動機低轉速時形成燃油壓力不足，而共軌系統(tǒng)能夠在發(fā)動機的所有轉速范圍內獲得非常高的燃油壓力。靈活的電子控制系統(tǒng)對正時和噴射壓力的控制在發(fā)動機各種工況下都能夠獲得低排放和高效率。由于壓力的形成與噴射過程分離，使發(fā)動機設計人員在研究燃燒和噴油過程時獲得了更大的自由。可根據發(fā)動機工況的要求調節(jié)噴射壓力和噴射正時，使發(fā)動機在低速工況下也能實現完全燃燒，所以既使是在很低的轉速也能獲得大扭矩。預噴射技術的應用在降低排放和噪音方面取得了更大的進步。

供油系統(tǒng)精確控制

低壓油泵將柴油從油箱中吸出，經過過濾提供給高壓油泵，在低壓泵內有一電磁閥控制燃油到達高壓泵室，燃油進入管形蓄壓器—燃油軌道。在共軌上有壓力傳感器時時監(jiān)測燃油壓力，并將這一信號傳遞給ECU，通過對流量的調節(jié)控制共軌內的燃油壓力達到希望值。噴射壓力根據發(fā)動機運轉條件的不同從200～1800巴，再通過電腦控制分別噴射到氣缸中，共軌不但保持了燃油壓力，還消除了壓力波動。

燃油噴射是很復雜的機械、液壓、電子系統(tǒng)聯(lián)合做業(yè)，要適應發(fā)動機各種工況下的工作環(huán)境，在燃燒之前燃油必須經過過濾和增壓，在準確的時間以一定的噴射速率噴射到每一個氣缸內。發(fā)動機電腦控制廢氣再循環(huán)、增壓、排氣后處理系統(tǒng)，以得到最佳的發(fā)動機特性和廢氣排放。

最新代共軌發(fā)動機

噴油器的緊湊結構使得共軌系統(tǒng)即使對小排量4氣門發(fā)動機也是一個實用方案。在1999年年底誕生了裝配著3缸共軌柴油發(fā)動機的Smart，它的排量只有799mL，最大功率30kW，在1800～2800rpm時輸出最大扭矩100Nm。

奔馳公司推出的E320上安裝了第二代共軌發(fā)動機，最大功率150kW，1000rpm時輸出扭矩250Nm，在1400rpm時即可得到峰值扭矩的85%，在1800～2600rpm的廣闊區(qū)域內實現500Nm的峰值扭矩。0～100km/h的加速時間只有7.7秒，最高車速243km/h。綜合油耗是6.9L/100km，80L的油箱使續(xù)航能力達到了1000km。而配有汽油機的E320的綜合油耗是9.9L/100km。

三代柴油共軌系統(tǒng)

柴油共軌系統(tǒng)已開發(fā)了3代，它有著強大的技術潛力   第一代共軌高壓泵總是保持在最高壓力，導致能量的浪費和很高的燃油溫度。第二代可根據發(fā)動機需求而改變輸出壓力，并具有預噴射和后噴射功能。預噴射降低了發(fā)動機噪音：在主噴射之前百萬分之一秒內少量的燃油被噴進了氣缸壓燃，預加熱燃燒室。預熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內的壓力和溫度不再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。在膨脹過程中進行后噴射，產生二次燃燒，將缸內溫度增加200～250℃，降低了排氣中的碳氫化合物。

由于其強大的技術潛力，今天各制造商已經把目光定在了共軌系統(tǒng)第3代——壓電式(piezo)共軌系統(tǒng)，壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控制。沒有了回油管，在結構上更簡單。壓力從200～2000巴彈性調節(jié)。最小噴射量可控制在0.5mm3，減小了煙度和NOX的排放。

“電控”是指噴油系統(tǒng)由電腦控制， ECU(俗稱電腦)對每個噴油嘴的噴油量、噴油時刻進行精確控制，能使柴油機的燃油經濟性和動力性達到最佳的平衡，而傳統(tǒng)的柴油機則是由機械控制，控制精度無法得以保障。   “高壓”是指噴油系統(tǒng)壓力比傳統(tǒng)柴油機要高出3倍，最高能達到200MPa(而傳統(tǒng)柴油機噴油壓力在60—70 MPa)，壓力大霧化好燃燒充分，從而提高了動力性，最終達到省油的目的。

“共軌”是通過公共供油管同時供給各個噴油嘴，噴油量經過ECU精確的計算，同時向各個噴油嘴提供同樣質量、同樣壓力的燃油，使發(fā)動機運轉更加平順，從而優(yōu)化柴油機綜合性能。而傳統(tǒng)柴油發(fā)動機由各缸各自噴油，噴油量和壓力不一致，運轉不均勻，造成燃燒不平穩(wěn)，噪音大，油耗高。

現在，國內制造的具備國際先進的電控高壓共軌技術的柴油發(fā)動機采用了歐美柴油機的最新核心技術，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)增壓柴油機。它比傳統(tǒng)增壓柴油機燃燒效率提高8%、二氧化碳排放低10%、噪音下降15%，徹底改變了柴油機在人們心目中“噪音大、冒黑煙”的形象。

結構原理

高壓共軌系統(tǒng)利用較大容積的共軌腔將油泵輸出的高壓燃油蓄積起來，并消除燃油中的壓力波動，然后再輸送給每個噴油器，通過控制噴油器上的電磁閥實現噴射的開始和終止。

特點

其主要特點可以概括如下：

共軌腔內的高壓直接用于噴射，可以省去噴油器內的增壓機構；而且共軌腔內是持續(xù)高壓，高壓油泵所需的驅動力矩比傳統(tǒng)油泵小得多。 

通過高壓油泵上的壓力調節(jié)電磁閥，可以根據發(fā)動機負荷狀況以及經濟性和排放性的要求對共軌腔內的油壓進行靈活調節(jié)，尤其優(yōu)化了發(fā)動機的低速性能。

通過噴油器上的電磁閥控制噴射定時，噴射油量以及噴射速率，還可以靈活調節(jié)不同工況下預噴射和后噴射的噴射油量以及與主噴射的間隔。

高壓共軌系統(tǒng)由五個部分組成，即高壓油泵、共軌腔及高壓油管、噴油器、電控單元、各類傳感器和執(zhí)行器。供油泵從油箱將燃油泵入高壓油泵的進油口，由發(fā)動機驅動的高壓油泵將燃油增壓后送入共軌腔內，再由電磁閥控制各缸噴油器在相應時刻噴油。

預噴射在主噴射之前，將小部分燃油噴入氣缸，在缸內發(fā)生預混合或者部分燃燒，縮短主噴射的著火延遲期。這樣缸內壓力升高率和峰值壓力都會下降，發(fā)動機工作比較緩和，同時缸內溫度降低使得NOx排放減小。預噴射還可以降低失火的可能性，改善高壓共軌系統(tǒng)的冷起動性能。

主噴射初期降低噴射速率，也可以減少著火延遲期內噴入氣缸內的油量。提高主噴射中期的噴射速率，可以縮短噴射時間從而縮短緩燃期，使燃燒在發(fā)動機更有效的曲軸轉角范圍內完成，提高輸出功率，減少燃油消耗，降低碳煙排放。主噴射末期快速斷油可以減少不完全燃燒的燃油，降低煙度和碳氫排放。

維護保養(yǎng)

1、高壓共軌系統(tǒng)為保證高壓噴射，精確流量控制，其各組成部分的精度都非常高，偶件間隙控制相當嚴格，部分直線度在0.8微米一下，偶件間隙在1.5-3.7微米之間，所以對柴油清潔度提出了很高的要求。傳統(tǒng)的柴油濾清器只能過濾10微米以上的顆粒，3微米的顆粒過濾效率很差。高壓共軌系統(tǒng)要求濾清器提供95%的水分離效率和98.6%的3-5微米的顆粒過濾效率。目前滿足該性能要求的柴油濾清器均被國外公司壟斷，主機廠配套幾乎都是國外公司的進口產品或外資企業(yè)在國內的投資工廠生產，目前也有民族品牌進入主機配套，如蘇州工業(yè)園區(qū)的達菲特。這些企業(yè)的產品質量可靠，主要的有：外資企業(yè)：曼.胡(MH)、帕克(Parker)、費列加(Fleetguard)、博世(BOSCH)等；國產品牌有如達菲特(DIFITE)等。   

2、目前高壓共軌系統(tǒng)部件成本昂貴，如果按使用說明定期更換濾清器會造成噴油器，高壓泵損壞，維修成本相當昂貴。以目前一臺重卡的噴油氣體為例，大概需要1500元以上的費用。

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