日趨嚴(yán)重的能源危機(jī)，成為全世界內(nèi)燃機(jī)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，也使柴油機(jī)越來(lái)越受到用戶青睞。與汽油機(jī)相比柴油機(jī)有很多優(yōu)勢(shì)：能減少20%~25%的CO2廢氣排放，車(chē)速較低時(shí)的加速性能更有優(yōu)勢(shì)，平均燃油消耗低25%~30%，能提供更多的駕駛樂(lè)趣。因此，有人大膽對(duì)全球汽車(chē)產(chǎn)量中柴油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并按區(qū)域劃分世界汽車(chē)產(chǎn)量中的柴油機(jī)比例。但是，與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的排放控制又是一個(gè)難點(diǎn)。為滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，柴油機(jī)先進(jìn)的燃油噴射系統(tǒng)———高壓共軌技術(shù)成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。前些年，高壓共軌技術(shù)是外資一統(tǒng)天下，現(xiàn)在這種局面被打破了。
排放標(biāo)準(zhǔn)的提升必然推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展
2005年12月30日，北京率先實(shí)施國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。2006年7月31日，上海公交、出租車(chē)行業(yè)新車(chē)實(shí)施國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。2006年9月1日，廣州開(kāi)始實(shí)施國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。今年7月1日全國(guó)將全面實(shí)施國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。到2010年，全國(guó)將實(shí)施國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)。
排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，必然推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展。對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，由于技術(shù)相對(duì)成熟且有后處理，因此滿足目前排放標(biāo)準(zhǔn)難度不大。對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，由于目前大部分還是機(jī)械式燃油系統(tǒng)，且柴油機(jī)直噴技術(shù)發(fā)展歷程較短，因而為滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求必須重新設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)。我國(guó)目前大部分采用引進(jìn)技術(shù)來(lái)滿足現(xiàn)階段排放標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)Ⅲ），但也有部分企業(yè)在進(jìn)行自主研發(fā)，如中國(guó)一汽無(wú)錫油泵油嘴研究所、成都威特等。在更嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)要求下，除電控燃油系統(tǒng)外，發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)也引進(jìn)了許多新技術(shù)。世界著名的汽車(chē)研發(fā)機(jī)構(gòu)Ricardo公司推薦在各排放階段的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)要求，從中可見(jiàn)共軌系統(tǒng)由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是最具繼承性和可持續(xù)發(fā)展的燃油噴射系統(tǒng)之一。
高壓共軌系統(tǒng)在國(guó)外已得到普遍應(yīng)用
柴油燃油噴射系統(tǒng)從機(jī)械控制式發(fā)展到電子控制式系統(tǒng)后，電子噴射系統(tǒng)又經(jīng)歷了三次變革，即位置式燃油噴射系統(tǒng)、時(shí)間式燃油噴射系統(tǒng)和時(shí)間壓力式燃油噴射系統(tǒng)（共軌系統(tǒng)）。高壓共軌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓力建立和噴射過(guò)程的分離，從而使控制過(guò)程更具有柔性，能更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)小油量的精確控制，更好地實(shí)現(xiàn)多次噴射。
自從1991年日本電裝公司發(fā)表ECD-U2高壓共軌系統(tǒng)論文以來(lái)，國(guó)外燃油系統(tǒng)制造商紛紛投入巨額資金和人力開(kāi)發(fā)共軌系統(tǒng)。博世公司于1995年發(fā)表了用于轎車(chē)的高壓共軌系統(tǒng)，采用徑向柱塞轉(zhuǎn)子式供油泵，噴油器電磁閥采用球閥結(jié)構(gòu)。目前博世公司共軌系統(tǒng)在歐洲乘用車(chē)和輕型車(chē)柴油機(jī)上已得到普通應(yīng)用，如德國(guó)戴姆勒-奔馳公司C系列轎車(chē)、意大利Alfa Remeo156轎車(chē)、德國(guó)大眾的奧迪3.3L型V8渦輪增壓柴油機(jī)、美國(guó)通用公司與日本五十鈴公司合資生產(chǎn)的Duramax6600柴油機(jī)及美國(guó)康明斯公司的ISBe3.9L和5.9L全電控柴油機(jī)等。德?tīng)柛Ｅc西門(mén)子分別在1998年和2000年推出轎車(chē)Multec DCR 1400共軌系統(tǒng)，采用徑向柱塞轉(zhuǎn)子式供油泵，德?tīng)柛９镜膰娪推麟姶砰y設(shè)計(jì)在噴油器內(nèi)，使得噴油器體積更小巧；西門(mén)子噴油器采用壓電執(zhí)行器，響應(yīng)時(shí)間更短；而日本電裝公司在1991年研究開(kāi)發(fā)出的ECD-U2第一代產(chǎn)品，并于1995年匹配Hino的J08C柴油機(jī)、五十鈴的6HK1柴油機(jī)，經(jīng)過(guò)多年的改進(jìn)與完善，最新產(chǎn)品已用于轎車(chē)的ECD-U2P系統(tǒng)。
目前，共軌燃油噴射系統(tǒng)應(yīng)用十分普遍，博世公司已生產(chǎn)出2500萬(wàn)套共軌系統(tǒng)，并在江蘇無(wú)錫投資建設(shè)了技術(shù)中心和工廠，實(shí)現(xiàn)了本地化生產(chǎn)。長(zhǎng)城汽車(chē)與博世公司開(kāi)發(fā)出了高壓共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，此外奧迪、奔馳、華泰等品牌也推出了采用共軌系統(tǒng)的汽車(chē)。我國(guó)部分大學(xué)、研究所和企業(yè)也通過(guò)合作或獨(dú)立自主研發(fā)，取得了各具特色的研究成果，并有數(shù)十項(xiàng)專(zhuān)利公布。因此，我國(guó)在電控直噴式柴油機(jī)方面已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但總體來(lái)說(shuō)與國(guó)外還存在差距，主要體現(xiàn)在制造工藝和批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制。此外，國(guó)內(nèi)共軌系統(tǒng)相關(guān)配套體系不健全，部分零部件還依靠進(jìn)口，如單片機(jī)芯片、共軌壓力傳感器等。
國(guó)外公司與中國(guó)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)已不占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)
相對(duì)于汽油機(jī)而言，國(guó)內(nèi)在電控柴油機(jī)方面與國(guó)外差距相對(duì)較小。這得益于兩方面原因：一是我國(guó)原有柴油機(jī)使用車(chē)輛大都具有自主品牌，二是我國(guó)柴油機(jī)使用車(chē)輛的舒適性要求不高，價(jià)格低廉，國(guó)外公司與中國(guó)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)不占優(yōu)勢(shì)。
隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，柴油機(jī)必須采用電控噴射系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)柴油電控系統(tǒng)主要有共軌、單體泵等，和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)比，雖然還不具備對(duì)等的實(shí)力，但發(fā)展勢(shì)頭良好。如無(wú)錫油泵油嘴研究所研發(fā)的共軌系統(tǒng)已在無(wú)錫公交使用，同時(shí)國(guó)內(nèi)從事電控柴油機(jī)研發(fā)的企業(yè)數(shù)量較多，因而國(guó)內(nèi)在電控柴油機(jī)市場(chǎng)今后一定會(huì)有所作為。而國(guó)外公司提供的產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)較高，供貨價(jià)格取決于批量，在目前我國(guó)電控柴油機(jī)批量還不大的前提下，他們很難拿到比較滿意的價(jià)位。
同時(shí)，在售后服務(wù)及配件供應(yīng)方面，國(guó)內(nèi)自主品牌系統(tǒng)也存在明顯的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的電控燃油系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)力主要體現(xiàn)在以下幾方面：首先，價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)批量較小。其次，對(duì)于輕卡產(chǎn)品，在批量不大的情況下匹配共軌技術(shù)，可選擇高噴射壓力的PM型直列泵+電子調(diào)速器+冷卻EGR方案，這也是我們的優(yōu)勢(shì)。還有，對(duì)于中重型車(chē)輛，在國(guó)Ⅲ階段已開(kāi)始實(shí)施共軌、單體泵等技術(shù)路線。
當(dāng)然，國(guó)內(nèi)在電控柴油機(jī)系統(tǒng)方面還面臨很多挑戰(zhàn)，如制造工藝不成熟，批量規(guī)模較??；燃油品質(zhì)難以保證；柴油機(jī)后處理技術(shù)水平不高等。但這些會(huì)隨時(shí)間推移，不久將逐步得到解決。
背景資料：
宋國(guó)民，高級(jí)工程師。畢業(yè)于東南大學(xué)精密儀器及機(jī)械專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司無(wú)錫油泵油嘴研究所基礎(chǔ)研究室副主任。主要研究方向?yàn)椴裼蜋C(jī)電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。研究范圍包括現(xiàn)場(chǎng)總線、故障診斷、OSEK實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等，主要參與的項(xiàng)目有“電控共軌系統(tǒng)研究及其在車(chē)用柴油機(jī)上的應(yīng)用”、“共軌系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及關(guān)鍵技術(shù)研究”等。
