1、燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)基本情況

　�。�1）燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)概述及發(fā)展歷程

　　燃油噴射系統(tǒng)是柴油發(fā)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(shù)量的燃料直接噴入氣缸或進氣道內(nèi)的燃油供給裝置。自1897 年德國發(fā)明家魯?shù)婪?bull;狄塞爾發(fā)明第一臺柴油發(fā)動機以來，燃油噴射系統(tǒng)經(jīng)歷了由蓄壓式到機械式再到電控式的發(fā)展歷程。早期的柴油機采用蓄壓式供油系統(tǒng)，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(tǒng)主要包括直列泵和分配泵。柴油發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)的電控化從20 世紀70 年代開始出現(xiàn)，到目前為止歷經(jīng)3 代。對于現(xiàn)代車用柴油發(fā)動機而言，燃油噴射系統(tǒng)不僅是其“心臟”，也是其“大腦和中樞調(diào)節(jié)系統(tǒng)”，是各
先進燃燒控制技術(shù)的核心，引領(lǐng)著發(fā)動機技術(shù)不斷進步。

世界燃油噴射系統(tǒng)發(fā)展歷程

數(shù)據(jù)來源:公開資料

　　智研咨詢發(fā)布的：《2017-2022年中國電控燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)分析及發(fā)展趨勢研究報告》

　　①第一代—位置控制式燃油噴射系統(tǒng)

　　20 世紀70 年代，在傳統(tǒng)直列泵或分配泵基礎(chǔ)上，完全保留傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)的泵-管-嘴的基本結(jié)構(gòu)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(diào)速器控制改為由傳感器、處理器和執(zhí)行器所組成的控制單元控制，從而實現(xiàn)對循環(huán)噴油量和噴油定時的控制，提高燃油噴射系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)噴射系統(tǒng)固有的噴射特性，也很難大幅度地提高噴射壓力。

　�、诘诙�代—時間控制式燃油噴射系統(tǒng)

電控單體泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)來源:公開資料

　　20 世紀80 年代，時間控制式燃油噴射系統(tǒng)推出。時間控制式燃油噴射系統(tǒng)是利用高速電磁閥的開閉來實現(xiàn)對噴油量和噴油正時的控制。這種系統(tǒng)的泵油機構(gòu)和油量控制機構(gòu)完全分開，其可以采用傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)的泵-管-嘴的基本結(jié)構(gòu)，也可以采用新型高壓燃油系統(tǒng)，通過高速電磁閥進行泄油調(diào)節(jié)，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(tǒng)既可實現(xiàn)噴油正時控制，又可實現(xiàn)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(tǒng)主要包括電控泵噴嘴系統(tǒng)和電控單體泵系統(tǒng)。

　　電控泵噴嘴系統(tǒng)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(qū)動。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、噴射壓力高，低速和小負荷時燃油噴射穩(wěn)定性好，低速時發(fā)動機綜合性能顯著改善。但由于該系統(tǒng)發(fā)動機缸蓋頂置凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點，加大了缸蓋剛度、強度的設(shè)計要求。按國外產(chǎn)品經(jīng)驗，采用該系統(tǒng)的發(fā)動機，氣缸內(nèi)能夠承受的最大爆發(fā)壓力一般需要達到200Mpa。該系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是可以形成更高的噴射壓力，從而使得發(fā)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(fā)動機結(jié)構(gòu)特殊，國內(nèi)主機廠歷史上并未采用該型式發(fā)動機技術(shù)路線，因此國內(nèi)尚無電控泵噴嘴系統(tǒng)的實際應用。

　　電控單體泵系統(tǒng)是將燃油噴射系統(tǒng)化整為零安裝在發(fā)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(tǒng)在歐美已經(jīng)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(jīng)濟性的電控燃油噴射系統(tǒng)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(guī)律噴油。國內(nèi)市場上的電控單體泵系統(tǒng)其噴射壓力范圍為120-200Mpa，并可靈活調(diào)節(jié)噴油規(guī)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(jié)構(gòu)，針對國產(chǎn)發(fā)動機進行改裝時相對方便，不用對發(fā)動機生產(chǎn)線進行大幅度調(diào)整，易于被主機廠接受；

　　C. 電控單體泵系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)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(nèi)目前的實際使用情況；時間控制式燃油噴射系統(tǒng)相較純機械式和位置控制式燃油噴射系統(tǒng)具有諸多優(yōu)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(xiàn)，限制了其根據(jù)發(fā)動機工況靈活調(diào)節(jié)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(tǒng)。

　　③第三代——壓力-時間控制式燃油噴射系統(tǒng)

電控高壓共軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

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　　20 世紀90 年代，第三代電控燃油噴射系統(tǒng)：壓力-時間控制式問世，典型產(chǎn)品即電控高壓共軌系統(tǒng)。該系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)的泵-管-嘴的基本結(jié)構(gòu)，取而代之以一個高壓供油泵獨立、連續(xù)地將高壓燃油壓入一根共軌管內(nèi)，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(chǎn)生與噴射過程完全分開，且噴射壓力不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速和工況的影響，因此，也就有效克服了傳統(tǒng)柴油發(fā)動機的缺陷，使發(fā)動機獲得了良好的性能。

　　電控高壓共軌系統(tǒng)基本特點是：噴射壓力高；噴油壓力獨立于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，可以改善發(fā)動機低速、大負荷性能；可實現(xiàn)多次噴射，實現(xiàn)理想噴油規(guī)律；噴油正時和噴油量可以自由選定；驅(qū)動扭矩小、噪聲小、振動低；結(jié)構(gòu)簡單、適用性強；可通過電控系統(tǒng)進行各缸工作均勻性校正。電控高壓共軌系統(tǒng)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(shù)一經(jīng)問世，就得到世界上大多數(shù)柴油發(fā)動機生產(chǎn)廠商的青睞，被認為是20 世紀內(nèi)燃機技術(shù)的三大突破之一。國外經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)形成比較成熟的產(chǎn)品,國內(nèi)對電控高壓共軌系統(tǒng)的研究起步較晚，目前正處于研制及前期市場開拓階段。