电控喷射系统
20世纪70年代以来，全球环境状态的日益恶化，能源危机意识的加强，以及CO2排放被认为是对温室效应有促进的污染物的事实，都对柴油机的排污和经济性能提出了更高的要求。世界各国推出的排放法规和某些国家的能源法规都更加严格。为此，将传统的机液喷油系统改造为电脑控制、机电一体化的喷油系统是最关键的环节。
柴油机的电控喷射经多年研究已达到了实用化阶段，发展了各种电控高压喷射系统。柴油机电控喷射按控制方式分为两大类，一类是早期研究开发、现阶段不断完善的位移控制方式。它的特点是在原机械控制循环喷油量和喷油正时原理的基础上，改进更新机构功能，用线位移或角位移的电磁液压执行机构或电磁执行机构控制油量调节（齿杆或拉杆位移，拨叉位移）和提前器运动装置的位移，实现循环喷油量和喷油正时的电控。此外，与机械控制不同，用改变柱塞预行程的办法，实现可变供油速率的电控，从而满足高压喷射中高速、大负荷和低怠速喷油过程的综合优化控制。其典型产品有直列柱塞泵电控系统或转子分配泵电控系统，电控调速器，单体泵或泵喷嘴的电控系统等；另一类是时间控制，该类电控高压喷射装置的工作原理与传统机械式的完全不同，是在高压油路中利用一个或两个高速电磁阀的启闭控制喷油泵和喷油器的喷油过程。喷油量控制由喷油器的开启时间长短和喷油压力大小决定，而喷油正时由控制电磁阀的开启时刻定，从而可实现喷油量、喷油正时和喷油速率的柔性控制与一体控制。时间控制方法更加先进是柴油机喷射系统的发展方向，其典型产品是共轨喷射系统。
电控共轨喷油系统工作原理
图1是日本电装公司的ECD-U2电控共轨喷油系统原理图。它以新型的时间控制方式利用电磁式油泵控制阀来调整喷油泵供油量，以改变共轨油道中的油压，而不是决定循环喷油量的大小。因此，喷油泵中柱塞偶件不起油量调节作用，也不需要每个发动机气缸有一组泵油元件。如图1所示的系统是配六缸发动机仅用两副泵油元件的喷油泵。共轨中的油压大小根据发动机工况要求，由油压传感器把压力值测出输送给电控装置，所测压力与发动机工况所设置的最佳压力值比较，电控装置给出信号控制电磁式油泵控制阀启闭，使油压为最佳值，此压力值是喷油嘴的喷射压力。喷油嘴的启闭由油嘴顶部液压活塞控制室中的油压决定。此油压大小取决于共轨中压力和三通电磁阀启闭的共同作用。当三通阀通电时，控制室的高压燃油流出，喷油嘴针阀因压力室内的高压作用而上升，于是喷油开始。当三通阀断电时，高压油供到液压活塞顶部控制室，针阀下落，喷油停止。因此，喷油正时由接通三通阀的始点来控制，而喷油量由三通阀接通的持续时间来控制。图中通过精细调节节流孔的孔径大小可以控制针阀上升的速度，从而改变初期的供油速率，达到低噪声、低NOx排放的目的。
由此可见，ECD-U2系统是通过控制一个油泵控制阀和每个气缸一个喷油三通阀的启闭时刻和持续期，控制喷油压力和针阀开启的时间，实现循环喷油量、喷油正时、喷油速率的柔性控制。图2.73中的附加信息是指燃油温度、空气温度等其他传感器元件测出的各种量值。
从上面的分析可知，采用时间控制方式的共轨系统其特点是用电磁阀控制喷射压力、喷油正时和喷油量的变化，调节的自由度大，控制精度大大提高。
用共轨系统可以实现在传统喷油系统上无法实现的功能，主要如下。
共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同负荷和转速可确定所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能，如喷射压力可不随柴油机转速变化，有利于增大柴油机低速时的转矩和改善低速烟度。
i．可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力［（140～180）MPa］，可同时控制NOx和微粒（PM）在较小的数值内，满足排放要求。
iii.柔性控制喷油速率变化，实现理想的喷油规律形状（预喷型、三角形或台阶形喷油规律），既可降低柴油机NOx和dp/dφ，又能保证优良的动力性、经济性。
iv.电磁阀控制喷油，控制精度高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，喷油量循环变动小，各缸不均匀得以改善，可改善柴油机的振动，减少排放。
