1、燃油噴射系統行業基本情況

　　（1）燃油噴射系統行業概述及發展歷程

　　燃油噴射系統是柴油發動機的核心組成部分。它是在一定的壓力下，利用噴油器將一定數量的燃料直接噴入氣缸或進氣道內的燃油供給裝置。自1897 年德國發明家魯道夫•狄塞爾發明第一臺柴油發動機以來，燃油噴射系統經歷了由蓄壓式到機械式再到電控式的發展歷程。早期的柴油機采用蓄壓式供油系統，即用壓縮空氣的方式將燃油吹入氣缸中。

　　機械式燃油噴射系統主要包括直列泵和分配泵。柴油發動機燃油噴射系統的電控化從20 世紀70 年代開始出現，到目前為止歷經3 代。對于現代車用柴油發動機而言，燃油噴射系統不僅是其“心臟”，也是其“大腦和中樞調節系統”，是各
先進燃燒控制技術的核心，引領著發動機技術不斷進步。

世界燃油噴射系統發展歷程

數據來源:公開資料

　　智研咨詢發布的：《2017-2022年中國電控燃油噴射系統行業分析及發展趨勢研究報告》

　　①第一代—位置控制式燃油噴射系統

　　20 世紀70 年代，在傳統直列泵或分配泵基礎上，完全保留傳統燃油噴射系統的泵-管-嘴的基本結構和脈沖高壓供油原理，只是將控制噴油量和噴油定時的齒條或滑套的位置控制由原來的機械調速器控制改為由傳感器、處理器和執行器所組成的控制單元控制，從而實現對循環噴油量和噴油定時的控制，提高燃油噴射系統的控制精度、響應速度及適應性。典型的位置控制式燃油噴射系統即電控分配泵。

　　這種控制的缺點是控制自由度小，控制精度差，噴油率和噴射壓力難于控制，而且不能改變傳統噴射系統固有的噴射特性，也很難大幅度地提高噴射壓力。

　　②第二代—時間控制式燃油噴射系統

電控單體泵系統結構圖

數據來源:公開資料

　　20 世紀80 年代，時間控制式燃油噴射系統推出。時間控制式燃油噴射系統是利用高速電磁閥的開閉來實現對噴油量和噴油正時的控制。這種系統的泵油機構和油量控制機構完全分開，其可以采用傳統燃油噴射系統的泵-管-嘴的基本結構，也可以采用新型高壓燃油系統，通過高速電磁閥進行泄油調節，柱塞只承擔供油加壓的功能，供油量、供油時刻則由高速電磁閥單獨完成。該系統既可實現噴油正時控制，又可實現噴油量控制，且控制單元的自由度更大。典型的時間控制式燃油噴射系統主要包括電控泵噴嘴系統和電控單體泵系統。

　　電控泵噴嘴系統是將油泵和油嘴做成一體直接安裝于氣缸蓋上，由頂置凸輪軸驅動。該系統結構緊湊、噴射壓力高，低速和小負荷時燃油噴射穩定性好，低速時發動機綜合性能顯著改善。但由于該系統發動機缸蓋頂置凸輪軸的結構特點，加大了缸蓋剛度、強度的設計要求。按國外產品經驗，采用該系統的發動機，氣缸內能夠承受的最大爆發壓力一般需要達到200Mpa。該系統的最大優勢是可以形成更高的噴射壓力，從而使得發動機具備更高階段排放標準升級的潛力。但因為其匹配的發動機結構特殊，國內主機廠歷史上并未采用該型式發動機技術路線，因此國內尚無電控泵噴嘴系統的實際應用。

　　電控單體泵系統是將燃油噴射系統化整為零安裝在發動機每個氣缸上，燃油噴射由各自的獨立噴射單元來完成。噴油泵與噴油嘴之間用一根高壓油管相連。電控單體泵系統在歐美已經成功使用二十多年，被公認為是具有出色適用性、可靠性和經濟性的電控燃油噴射系統之一。其主要特點有：

　　A. 具有較高的噴射壓力，并可以理想的規律噴油。國內市場上的電控單體泵系統其噴射壓力范圍為120-200Mpa，并可靈活調節噴油規律，基于此則可以滿足國Ⅲ-國Ⅴ及T3、T4 階段排放標準；

　　B. 電控單體組合泵具有與機械直列泵相似的幾何外形尺寸和機械結構，針對國產發動機進行改裝時相對方便，不用對發動機生產線進行大幅度調整，易于被主機廠接受；

　　C. 電控單體泵系統的機械結構簡單，穩定性好，易于使用維護，同時具有較強的油品適應性，整體上更加適合國內目前的實際使用情況；時間控制式燃油噴射系統相較純機械式和位置控制式燃油噴射系統具有諸多優越性，不過由于其燃油噴射壓力依舊利用脈動柱塞供油實現，限制了其根據發動機工況靈活調節噴油壓力的能力，因此衍生出第三代：壓力-時間控制式燃油噴射系統。

　　③第三代——壓力-時間控制式燃油噴射系統

電控高壓共軌系統結構圖

數據來源:公開資料

　　20 世紀90 年代，第三代電控燃油噴射系統：壓力-時間控制式問世，典型產品即電控高壓共軌系統。該系統摒棄了傳統燃油噴射系統的泵-管-嘴的基本結構，取而代之以一個高壓供油泵獨立、連續地將高壓燃油壓入一根共軌管內，再由共軌管將高壓燃油分配進入各缸噴油器，噴油正時、噴射壓力及噴油量由電控單元靈活控制，用高速電磁閥來控制噴射過程，噴油量控制采用壓力-時間式燃油計量原理。由于這種控制方式將噴射壓力的產生與噴射過程完全分開，且噴射壓力不受發動機轉速和工況的影響，因此，也就有效克服了傳統柴油發動機的缺陷，使發動機獲得了良好的性能。

　　電控高壓共軌系統基本特點是：噴射壓力高；噴油壓力獨立于發動機轉速，可以改善發動機低速、大負荷性能；可實現多次噴射，實現理想噴油規律；噴油正時和噴油量可以自由選定；驅動扭矩小、噪聲小、振動低；結構簡單、適用性強；可通過電控系統進行各缸工作均勻性校正。電控高壓共軌系統目前可以滿足國Ⅳ階段及以上排放標準。

　　電控高壓共軌技術一經問世，就得到世界上大多數柴油發動機生產廠商的青睞，被認為是20 世紀內燃機技術的三大突破之一。國外經過多年的發展已經形成比較成熟的產品,國內對電控高壓共軌系統的研究起步較晚，目前正處于研制及前期市場開拓階段。