老司機都不清楚的電控噴油系統，懂了這些誰還怕被坑！

電子控制單元主要是根據什麼確定基本噴油量

什麼是電控柴油機

【卡車之家 原創】柴油機的消耗率和可靠效能都遠高於汽油機，不過，隨著環保問題的不斷擴大，也基於對柴油機的要求更加高效更加節能環保。當傳統的柴油機無法滿足這些要求時，電控的高精度高效率的柴油發動機便應運而生。

簡單來說，電控柴油機就是在原有的機械控制式的發動機基礎上增加了各種執行器、感測器及電控單元，並改變了發動機的噴射系統，將其電控化了。

舉個例子：電控柴油機體系中的電子油門踏板，是駕駛員發出加油指令的執行器，它不同於傳統柴油機的油門踏板由一根油門拉線牽引油泵上的齒條控制噴油。

電子油門踏板的供油完全是依靠ECU監測到的各個感測器的資訊來決定的，當司機踩踏油門踏板，這些資訊反饋給ECU，ECU監測資料顯示正常，則發出噴油指令開始向燃燒室噴油，發動機轉速也隨之提高。

那麼電控有哪些種類呢？

從電控系統廠家來分，知名的有德國博世，日本電裝，美國德爾福、康明斯等等；從排放等級來說，有國三到國六幾種型別，但它們的區別只在於後處理技術的不同，前端的發動機並無太大的變化。

所以，

筆者所說的電控柴油機種類指的是發動機噴射系統差異的不同

。

電控柴油機不同於普通柴油機的地方就是他的噴射系統，電控機的噴射系統可以使柴油機噴射壓力更大，霧化更良好，燃燒更充分，這是電控機的共同特點和發展目標。

但是不同的噴射系統會使發動機有著不同的使用體驗和不同的效能表現。

按柴油機噴射系統差異可以分為高壓共軌、單體泵，噴嘴泵三種類型。

高壓共軌

所謂的共軌式電噴系統，是拋棄了傳統的脈動高壓供油原理，不同於傳統高壓油泵直接控制噴油。電控共軌柴油機是向公共油道供油以維持共軌壓力，採用壓力/時間式的燃油計量原理，透過公共油道油壓的連續控制和各缸噴射過程中的電磁閥控制相結合的方式，實現整個噴射過程。

其實共軌系統中可以分為共軌蓄壓式和高壓共軌式、共軌液力增壓式三種。

其中高壓共軌式是最我們熟知的，也是在市場上應用最為廣泛的一種。

高壓共軌系統的ECU根據實際工況（進氣，水溫，油門開度）對噴射過程精密控制，透過控制噴油電磁閥的開啟時長來確定提前角與噴油量。

同時也會透過控制高壓油泵的計量閥開啟時長來控制共軌壓力。它由電控單元，高壓油泵，共軌管、噴油器，輸油泵，以及各種相關的感測器和執行器組成。

電控單元

也就是常說的ECU，相當於電控柴油機的大腦，ECU的作用是採集各個感測器的資訊，然後透過採集到的資料資訊下達相關指令，繼而保證發動機正常運轉。

高壓油泵

共軌系統中的高壓油泵比普通的高壓油泵噴射壓力高出一倍，是高壓共軌系統中能夠“高壓”的主要“功臣”之一。以最常見的博世共軌為例，目前可以分為兩種高壓油泵，一種是CP3。3的徑向柱塞噴油泵。該噴油泵只有一個高壓出油閥，類似分配泵的小體型，常安裝在四缸機一類的中小型柴油機上。

另一種是CP2。2的噴油泵，它是直列雙柱塞油泵，帶有兩個高壓出油閥，體型較Cp3。3的要大，因其供油速率較高，常應用於重型柴油機系列。

共軌管

共軌管是噴射系統中的公共高壓油道，是噴油泵高壓出油口後端儲存和分配高壓燃油的管道，它由共軌管體，限壓閥、軌壓感測器、節流閥閥組成。

共軌管體承擔著儲蓄油壓分配燃油的功能，也是共軌管的主體部分；

安裝在兩側的限壓閥相當於一個保護裝置，當油軌壓力超高時，限壓閥便會開啟，洩去高壓力的燃油，避免發生不可預知的故障。（因為高壓油路中的壓力巨大，在發動機因故障導致油壓超高時是很危險的，所以設計限（洩）壓閥排除這種危險性）；

共軌感測器也叫軌壓感測器，是共軌系統中必不可少的感測器之一，他的主要功能是監測共軌的實際軌壓，ECU透過監測到的資料判斷油壓是否正常，進而發出下一噴射指令；

節流閥是鑲嵌在共軌管體上的，並不是常開狀態，只有在油壓達到一定高度時它才會開啟，也是為了防止噴油器常開故障後導致大流量的洩壓而設計。

噴油器

內部結構複雜且精密，殼體內是電阻線圈和閥元件。順便提一點，當確定噴油器故障時，因線圈與與其他部件不易損壞，多是閥元件磨損導致，一般更換閥元件即可，不必更換總成，這樣可以避免維修費用過高。

輸油泵

位於低壓油路的齒輪輸油泵由噴油泵帶動，能夠高效的為高壓端供油，通常安裝在噴油泵的尾部。

效能 可靠的高壓共軌噴射系統由以上部件組成，也正因這些部件的各種功能使得高壓共軌柴油機高扭矩高效能的特點，並且可以適應各種低轉速，高負荷的工況。因其可靠的效能，使其成為目前卡車電控發動機的主流方向。

單體泵

如果從控制方式來說，它是屬於時間控制式一類的，但按照大部分人將電控噴射系統分為第一代（位置控制式）、第二代（時間控制式）、第三代（共軌控制式）的分類來看，它雖然屬於第二代產品，但筆者卻認為它是介於第二代與第三代之間，是不同於電控分配泵和共軌式之間的2。5版本。

單體泵，顧名思義，它的噴油泵是一個獨立的存在，它的噴射系統由單體泵-高壓油管-噴油嘴三個部分組成，並配合其完成噴油工作。

它取消了傳統油泵中的油量調節機構，用高速電磁閥控制單體泵的通斷，噴油量由ECU採集到的感測器資料資訊來控制，當ECU接收到司機踩踏油門的訊號時，則發出噴射指令，給單體泵通電，閉合迴路，建立油壓，給高壓油管和噴油器供油完成噴射。

很明顯，單體泵系統中最為重要的就是單體泵本身了，它能按照ECU的指令為整機輸送所需的油量，是整個系統中建立壓力的關鍵部件，它由凸輪軸推動泵體內的柱塞與電磁閥的控制建壓，配合了配氣相位，按照作功順序進行噴油。

單體泵與傳統柱塞泵的不同之處在於，除了所使用的材料能夠承受更高壓力，還增加了高速電磁閥控制的溢流閥元件。但該系統所使用的噴油器與傳統噴油器並無太大差別，只是它的受壓力更大，霧化效果更好。

按照理想化的單體泵設計要求，它應該是整合在機體上的，由發動機的配氣凸輪軸推動，這樣可以在構造上得到簡化，並縮短油泵到噴油器的中間距離，避免使用過長的高壓油管，有利於更高壓力燃油的輸送。

但在國內產品的應用中，為了利用現有的發動機機體，避免重新鑄造機體帶來的高成本，很多廠家在保留原有機體的情況下，將單體泵整合在一個泵體內，使得其外形仍然類似傳統的直列柱塞噴油泵。

其中最典型的例子要數玉柴機器的4D（4108）單體泵國三發動機，該機型的改動非常小，就是換了油泵與加裝了電控單元和感測器、執行器，很大程度的節約了成本。

雖然單體泵有著結構簡單，控制靈活等優點，但由於控制成本所帶來的約束，更因其油泵壓力提升原理導致其噴油有著先緩後急的特點，雖然這樣的特點在一定程度上有利於燃燒過程的最佳化，但隨著發動機轉速的下降，使其在低轉速區域的表現並不良好，繼而導致柴油機低速效能下降。

而且其噴油器仍是採用與傳統噴油器相同的彈簧壓力控制式，沒有進行多次噴射的能力，雖然能夠在加裝後處理裝置後能滿足國四排放標準，但在排放逐步升級的過程，如果不加以最佳化，將會很難適應市場。

泵噴嘴

如果單體泵系統將噴射系統的結構精簡了一定程度，那麼泵噴嘴可以說是將噴射系統的結構精簡到了極致。但它又是複雜的，因為這一系統對缸蓋內部結構需要更高技術的加工工藝。

它是直接把燃油壓力提升、正時、油量控制等全部功能都整合到了發動機機缸蓋上的一種技術。

泵噴嘴顧名思義就是將油泵與噴嘴整合為一體。它類似於單體泵是一個獨立的油泵，卻不同於單體泵，自己攜帶有噴油器的技能。

高壓燃油的輸送也在缸蓋的油道中完成，這樣的設計免去了外部高壓油管的連線，消除了管理壓力損失並避免了管路洩壓和管路不能承受高壓的可能。

當然，泵噴嘴系統中一枝獨秀的肯定是泵噴嘴本身，它由油泵元件和噴油器元件組成，安裝在氣缸蓋上面，由噴油凸輪帶動泵噴嘴搖臂，將泵活塞壓下，屆時中間的高速電磁閥關閉，柱塞向噴油器壓油，當到達所需壓力時，停止向電磁閥通電，控制閥再次開啟，高壓燃油快速溢流，噴油終止。

泵噴嘴使燃油產生高壓的過程與高壓共軌的原理其實類似。都是在閉環模式下壓縮燃油，只是不同於高壓共軌的是泵噴嘴的系列工作都在一體化的泵腔內完成。

不過，這種整合的形式可以消除高壓油管中的壓力波和燃油壓力損失的影響，給油壓的形成製造了一個更狹小的空間，有利於壓力提升，但也由於這種一體化，使的對汽缸蓋的剛度、強度以及鑄造工藝和加工工藝有了更高的要求，很多方面難以實現，無形之中也提高了成本。

這種技術在國內卡車上並不常見，筆者最早接觸到與泵噴嘴類似的系統是重慶康明斯K19發動機的PT燃油系統，它是一臺裝配在推土機上的的傳統機械式的歐二排放柴油機。

從效能和動力上來看確實不錯，但它有著油耗偏高和離開高速段煙度排放就急劇增加的缺點，或許這也是該系統未能在國內卡車市場佔據主流的原因之一。

總結

以上三種類型便是目前卡車市場上主要應用的噴射系統。從市場應用程度方面來看，穩定性較高的高壓共軌系統是電控柴油的主流系統；結構簡單的單體泵在動力提升和排放升級的長跑中難以跟上腳步。

對缸蓋強度和加工技藝高要求的泵噴嘴在泵噴嘴本身的設計也是一大難點。並且後面兩種系統都有對發動機轉速過分依賴的缺點：低速時的燃燒效能較差。機體的設計也會面臨重大改變，成本不僅會增加，而且產品從誕生走到成熟又將經受許多考驗，當今市場嚴苛，輕易投放市場會影響客戶對產品的信心。

所以從產品適配性，後續發展潛力以及效能、動力各方面考慮，電控高壓共軌技術仍會是市場的寵兒。

這三大類的噴射噴射各有所長，也各有的適用範圍。儘管未來高壓共軌或者新能源卡車可能會是主要發展方向，但其他系統也會並存，只是存在的形式與所處的戰線不同罷了。

本文特約作者：石中隱玉

關注卡車之家，網聚卡車人的力量