▎不只是简单的喷入气缸，解读电控燃油喷射系统的奥秘
随着国内机动车排放法规的不断升级，对柴油机工作时所产生的排放物要求日趋严苛。同时运输效率的不断提升，要求重型车辆所搭载发动机具有较高的动力性能，大马力柴油机越来越受卡友的青睐。
总体来说车用柴油机逐渐朝着高动力、低排放、高可靠性的方向发展，这也同时要求着柴油机最核心的系统——燃油喷射系统必须不断进行技术升级来满足现代高性能柴油机的需求。
▎历代柴油机喷油系统原理介绍及特点
● 直列式柱塞喷油泵
直列式机械柱塞泵，就是我们常说的“大泵”，相信好多老司机都对它比较熟悉。在国二、国三排放标准实行的年代，几乎所有柴油机都搭载了这种喷油泵。
但是由于这种传统的机械式喷油装置不能按照发动机转速和负荷的变化而提供精确的喷油正时、喷油量和喷油速率等参数而导致柴油机工作比较粗暴，燃烧不完全和排放污染等问题而逐渐被淘汰。
同时它也成为一代人回忆中的经典，相信许多年后卡友们还能回忆起当时由于油路进如空气而导致发动机无法启动，停在路边不停的按压手油泵排空气的场景。
● 电控单体泵
电控单体泵工作原理个人认为与机械柱塞泵较为类似，不同的是其搭载在柴油机上时每个气缸各有一个独立的单体泵总成（喷油泵，输油管，喷油嘴），并且单体泵采用电控高速高精度电磁阀控制燃油喷射开始。
单体泵系统的喷油泵和喷油嘴之间由短高压输油管连接，燃油压力的产生和喷射分离使附件更加简单可靠，维修成本低。当出现故障时可以只针对单缸的单个零件进行维修，大大降低了卡友们的使用和维护成本。
● 电控泵喷嘴
电控泵喷嘴系统和电控单体泵控制燃油喷射的原理相类似，但是泵喷嘴取消了单体泵系统中的高压输油管，直接将喷油泵和喷油嘴集成一个独立的喷射单元。
每个气缸的缸盖上都装有一个泵喷嘴，泵喷嘴直接由直接由凸轮轴通过挺杆驱动。泵喷嘴这种高度集成一体化的结构允许其可以实现较高的喷油压力。
并且省去高压输油管，其高压容积减少，一定程度的减少了在持续喷射时的压力波动和燃油压缩损失影响。整体喷油系统的有害容积减少，系统刚度提高，喷油滞后现象缓解，压缩损失变少，喷射效率提高。
● 电控高压共轨
高压共轨--现代柴油机主流喷射系统
高压共轨系统区别于之前各喷油系统的结构原理，其最大的特点是将燃油的加压和喷射过程分开单独进行，共轨内燃油压力的大小与发动机转速基本无关而由高压泵产生。
由于传统喷油泵直接由发动机驱动，转速降低时喷油压力也相应的降低，难以实现高压喷射和理想的喷油规律。
而高压共轨系统大幅度减小了柴油机供油压力随发动机转速变化的现象，共轨上的压力调节阀，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及时调节，尤其优化了发动机在低转速下的性能。
由于其一系列优势使该系统成为现代柴油机主流的喷油系统，接下来对其组成和工作原理展开介绍。
高压共轨系统组成和工作原理
高压共轨系统的主要组成零件如下图所示，主要包括高压油泵、共轨管、轨压传感器、限压阀、电控高压喷油嘴、电控单元和各种传感器。
燃油供给系统分为低压油路和高压油路。低压油路通过柴油滤清器和油水分离器将燃油输入高压油泵，高压油泵将燃油进行加压并送入供轨，油轨压力由轨压传感器实时监测并及时通过限压阀调节。
电控单元通过各个传感器发送回来的信号并结合其内部预设MAP图中的参数精确计算喷油量、喷油时刻、喷油持续时间、喷射次数和喷油速率曲线等关键参数。
最后电控单元向喷油嘴发出电信号控制其开启和关闭，有规律的将燃油喷入气缸，最大限度的满足发动机此时理想的喷射规律。
▎燃油喷射过程主要参数
现代高性能柴油机既具有高动力性能而且污染物排放水平也较低，这就要求其所匹配的燃油喷射系统不只是将燃油以高压的形式喷入气缸。
同时喷射进的燃油也必须要具有一定的规律，以保证发动机能同时在动力性能、燃油消耗、尾气排放、工作噪声等之间找到折中满足点。
电控燃油喷射系统控制燃油进入气缸的主要参数有喷油提前角、喷射速率和预喷-主喷等。
● 喷油提前角（喷油正时）
喷油提前角就是从燃油通过喷油嘴开始进入燃烧室的时刻到活塞到达上止点之间曲轴所转过的角度。
喷油提前角对发动机的排放水平、油耗和工作噪声具有决定性的影响。喷油提前角过大会导致柴油在压缩冲程结束之前很长一段时间内就开始燃烧，缸内压力急剧上升，阻碍活塞继续上升。
从而降低了发动机的效率，增加了油耗，燃烧噪声也会增大，出现所谓的爆震现象，并伴有尖锐的敲缸声。
反之喷油提前角过小会导致当燃料从开始点燃到完全燃烧的时候活塞已经下行，燃料燃烧不完全，排放物中碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的增加。
● 喷油压力
喷油压力是燃油喷射过程中重要参数，影响到喷油速率以及燃油雾化质量。较高的喷油压力能使燃油在喷油嘴处以高速率流出并充分雾化。
油雾能够与缸内空气均匀混合并充分燃烧，提升动力，降低油耗并减少污染物排放。但喷油压力也不是越高越好，过高的压力会导致燃油直接被喷到缸壁上，不易完全燃烧。
喷油压力是根据不同发动机的结构特性和运转工况通过大量实验得出的最佳值，随着技术的不断进步柴油机的喷油压力持续提升，甚至能够达到2000bar（约为2000个大气压）。
● 预喷-主喷
为了进一步降低柴油机的排放，在一个做工循环中燃油并不是一次性全部喷入气缸而是被分为多次逐渐喷入气缸，通常被分为预喷射和主喷射。
所谓预喷射即在主喷射之前进行一次少量燃油的喷射，这样在主喷射时缸内的温度和压力将会升高，缩短了主喷射阶段的点火延迟时间。预喷射可以一定程度的降低燃烧噪声和排放，这也被叫做柴油机的机内净化技术。
▎编后语
随着工业设计和制造水平的不断提升，现代柴油机机性能愈来愈优良。高动力、低排放、低油耗和高可靠性已成为各大厂商发动机产品的卖点。
相信通过国内综合工业水平的大幅度提升，各主机厂和发动机厂不断努力进步定会造出更加性能优良的产品，让卡友们在使用过程中更加舒心。（文/卡家号：擎动未来）
