電噴柴油發動機是採用電子控制燃油噴射及排放的柴油機即為電噴柴油機。

中文名

電噴柴油發動機

控制原理

電子控制

組成

噴射系統等

主要技術

高壓共軌技術

應用

BoraTDI等

電噴柴油發動機組成

電噴柴油發動機的噴射系統由感測器、ECU(計算機)和執行機構三部分組成。其任務是對噴油系統進行電子控制，實現對噴油量以及噴油定時隨執行工況的實時控制。採用轉速、油門踏板位置、噴油時刻、進氣溫度、進氣壓力、燃油溫度、冷卻水溫度等感測器，將實時檢測的引數同時輸入計算機(ECU)，與已儲存的設定引數值或引數圖譜(MAP圖)進行比較，經過處理計算按照最佳值或計算後的目標值把指令送到執行器。執行器根據ECU指令控制噴油量(供油齒條位置或電磁閥關閉持續時間)和噴油正時(正時控制閥開閉或電磁閥關閉始點)，同時對廢氣再迴圈閥、預熱塞等執行機構進行控制，使柴油機執行狀態達到最佳。

（1）單向閥：發動機不工作時，防止燃油迴流。

（2）旁通閥：若燃油內有空氣，則透過此處排出。

（3）節流孔與過濾器：收集、分離供油管內的氣泡。

（4）限壓閥1：調節供油管內壓力大於0.75MPa時開啟。

（5）限壓閥2：保持回油管內壓力在0.10MPa。

（6）燃油泵：燃油泵是間歇式葉片泵，其優點是在較低發動機轉速時也可供油。泵體內油道使油泵轉子始終處於被燃油浸潤的狀態，從而可隨時輸送燃油。如圖5所示。

（7）燃油分配管整合：燃油分配管整合在缸蓋內的供油管內，其功能是等量向各泵噴嘴分配燃油，在此，燃油與受熱燃油混合，並被泵噴嘴強制流回供油管。使供油管內流向各缸的燃油溫度一致。所有泵噴嘴被提供相同量的燃油，使發動機運轉平穩。否則，泵噴嘴的油溫將會不同，並且泵噴嘴被提供不同質量的燃油。這將會使發動機運轉不平穩並將在前幾個缸中產生極度高溫。燃油分配管如圖6所示。

（8）燃油冷卻泵：使冷卻液在冷卻環路中迴圈。當燃油溫度達到70℃，發動機控制單元透過燃油冷卻泵繼電器將其接通。

在國內很多的乘用車上使用泵噴嘴，如：BoraTDI、途安TDI和奧迪TDI等。泵噴嘴技術相對於之前的技術（如柱塞泵），已經具有明顯改進，而其最大的好處是大大增加了噴油壓力，其渦輪增壓泵噴嘴的噴射壓力都能達到200MPa以上。由於噴射壓力直接影響柴油燃燒做功效率，因此，泵噴嘴的燃燒效率很高。

電噴柴油發動機簡稱

高壓共軌技術

“CRDI”是英文Common Rail DirectInjection的縮寫，意為高壓共軌柴油直噴技術，CRDI技術和SDI（自然吸氣直接噴射柴油發動機）技術、TDI（直噴式渦輪增壓柴油發動機）技術均為德國博世公司研發的柴油發動機技術。共軌系統由高壓泵、噴油管、高壓蓄壓器（共軌）、噴油器、電控單元和感測器及執行器組成。

共軌式噴油系統主要的貢獻就是將噴射壓力的產生和噴射過程彼此完全分開，透過對共軌管內的油壓實現精確控制，使高壓油管壓力大小與發動機的轉速基本無關。這一柴油發動機技術的創新最大限度地降低了柴油發動機車型的振動和噪聲，同時將油耗進一步降低，使排放更加清潔。但共軌技術的噴油壓力低於泵噴嘴系統，一般只能達到160MPa左右。由於噴油壓力調節術的柴油車能更好地適應各種工況，起步也不會困難。

博世公司首家於1997年開始批次生產共軌燃油噴射系統的乘用車，當時博世和賓士聯合推出共軌技術柴油賓士C Class別車，而在當時阿爾法羅密歐156也是最早使用高壓共軌的乘用車之一。在中國產車中，華泰現代使用的是共軌噴射系統。柴油共軌系統已開發了3代。

第一代共軌高壓泵總是保持在最高壓力，導致燃油的浪費和很高的燃油溫度。第一代共軌系統為商用車設計的，最高噴射壓力為140MPa，乘用車噴射壓力為135MPa。

第二代共軌系統可根據發動機需求而改變輸出壓力，並具有預噴射和後噴射功能。帶有控制油量的油泵，噴射壓力能達到160MPa。即使在壓力較低的情況下，該系統也可以根據實際狀況提供適量的噴油壓力。不僅有助於降低燃油消耗，而且還可以降低燃油溫度，從而省去燃油冷卻裝置。預噴射降低了發動機噪聲：在主噴射之前百萬分之一秒內少量的燃油被噴進了汽缸壓燃，預熱燃燒室。預熱後的汽缸使主噴射後的壓燃更加容易，缸內的壓力和溫度不再是突然地增加，有利於降低燃燒噪音。在膨脹過程中進行後噴射，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。博世公司的第二代共軌系統產品已經在沃爾沃的S60、V70D5及寶馬的230d等乘用車上試用。

第三代共軌系統帶有壓電直列式噴油器。2003年，第三代共軌系統面世，壓電式（piezo）共軌系統的壓電

柴油機在很多交通工具上都得到了廣泛的運用，比如像載貨汽車、水運船舶、內燃機和工程機械。雖然現在市場上使用柴油機的轎車較少，主要在一些SUV的車型上，比如北京BJ40、HOVER H5和馭勝S350等。現在除了一些使用發電機組的柴油機還使用傳統機械的柱塞泵外，現在的柴油機基本上都是使用電控技術了，電控柴油機按照國內市場和未來排放標準的分類有三種：電控單體泵系統、電控泵噴嘴系統和電控高壓共軌系統。

電控單體泵系統是一種時間控制式的高壓燃油噴射系統，該系統主要有高壓和低壓油路供給系統、電控單元、感測器和控制線束組成，如下圖所示。電控單體泵是將EUP單元安裝在泵體內，有多少個氣缸就有多少個泵體單元。該單體泵的外形和機械柱塞泵很類似，但是兩者的工作原理存在很大差別。

電控單體泵主要包括出油控制閥（電磁閥）控制高壓油泵、機械噴油器和燃油管路、濾清系統。電控單體泵系統的噴油泵由配氣機構的凸輪軸驅動，這樣能使結構得到最大的簡化，降低燃油從噴油泵的出口到噴油器的距離。

電控單體泵通過出油控制閥直接控制柱塞泵腔內燃油壓力的建立和洩壓，電磁閥通電的時間就是供油的起始時間，通電時間的長短就是噴油量的多少。當發動機工作時，燃油噴射系統透過電子控制單元（ECU）收集發動機上各種感測器傳遞來的訊號，透過分析處理得出發動機的狀態和執行工況；在不同的工況下，查詢儲存在ECU內部的程式來計算並輸出脈寬和定時訊號驅動電磁閥，實現對噴油量和噴油時間的控制。

電控單體泵透過電子控制系統和油泵結構的設計來最佳化對噴油壓力的提高，最高的噴油壓力可以達140MPa，從而提高發動機的燃燒質量，即提高了發動機的動力性，也可以降低噪音的產生和排放汙染。

單體泵對油品的要求不高，如果是在柴油質量無法達到標準的地區，單體泵是一個不錯的選擇。但是該泵存在的不足就是不能自由控制燃油噴射的壓力，因為依靠的是曲軸進行帶動，油泵的油壓與轉速成正比，油泵在低轉速區域內的燃油壓力較低，不利於柴油機燃燒質量的提高。

電控泵噴嘴曾經使用在大眾Bora的1.9L排量的TDI發動機上，電控泵噴嘴是將泵油柱塞和噴油器組合安裝在一起的燃油系統，該系統組成如下圖所示，這個結構的系統是沒有高壓油管的，直接用凸輪軸透過搖臂驅動噴油泵內的柱塞，柱塞泵泵油時產生的高壓燃油直接進入到噴油器的供油腔內。因為沒有高壓油管，可以減少柴油流失的能量和壓力波動產生的影響。

現在使用最多的是機械式驅動的電控泵噴嘴系統，泵噴嘴的噴油開始點和結束點由快速動作的電磁閥控制，當電磁閥關閉時，將柱塞高壓油腔與低壓油路分離，燃油加壓開始噴射；當電磁閥關閉，則卸掉噴射的壓力，結束噴油。透過多次這樣的斷開與開啟電磁閥，可以實現對噴油速度的控制，從而使燃燒過程得到最佳化，其可靠性和燃燒效率得到保障。

泵噴嘴系統結構簡單，噴油器的噴射孔非常細小，不僅消除了高壓油管內的燃油波動，還很容易產生高壓，最高的噴射壓力可以達到200MPa。同時發動機在低速和小負荷時燃油噴射的穩定性好，保證發動機油耗和動力的平衡。

高壓共軌電控系統要理解的話，需要把握幾個概念：

1、所謂的共軌就是把每個氣缸的燃油壓力集合在一個高壓油管（共軌）內，使用高壓油泵對壓力進行加壓，共軌管內的壓力有油軌壓力感測器進行檢測，如果油壓高了或者低了，由油量調節閥進行調整，保證共軌壓力穩定。

2、燃油的修正量的感測器有：發動機轉速感測器、發動機相位感測器、加速踏板位置感測器、增壓感測器、空氣溫度感測器、冷卻液溫度感測器和進氣流量計等。

3、柴油機共軌式電控系統可以獨立控制噴射正時，控制的範圍廣，配合噴油的油壓變化（120-200MPa）柔性控制噴射時間，有利於降低氮氧化合物和微粒（PM）的排放。

該系統的組成結構如下圖所示，油箱內的燃油由電動燃油泵進行吸出，透過徑向柱塞式的高壓泵的加壓作用後進入到共軌內，壓力的大小與發動機轉速無關（這點和汽油機不同），其壓力的大小由電磁壓力調節閥控制，根據發動機需要進行連續的壓力控制。

電控單元作用於噴油器電磁閥上的脈衝訊號控制噴油過程，噴油量的大小和時間取決於共軌內的壓力和電磁閥通電的時間，以及噴油嘴液體的流動特性。在發動機的某一轉速狀況下，共軌管內壓力保持不變，並透過高壓油管分配到每個氣缸的噴油器內，多餘的燃油透過回油管流回到油箱內。

總結：電噴柴油發動機按照分類主要分為單體泵、泵噴嘴和高壓共軌系統，其中使用最多的是高壓共軌的，主要的組成是由檢測元件、高壓油泵、電子控制單元和噴油器等。