1柴油喷射系统的发展历程一直以来，博世都是柴油机燃油喷射技术的先驱和领导者，早在1927年就设计和生产了第一台直列泵及油嘴，为柴油喷射技术的发展奠定了坚实基础。

此后，经历了轴向分配泵、电控分配泵和电控直列泵等发展过程，尤其是直列泵技术在几十年后的今天仍在各个领域广泛应用。

1994年，生产了第一台商用车电控泵喷嘴系统（UIS），自此柴油喷射系统从位置控制系统发展为时间控制系统，用高速电磁阀直接控制高压柴油喷射，使原来复杂的机械结构大大简化。

随后，第一台单体泵系统（UPS）和第一台电控径向分配泵相继问世。

代表着当今最先进的柴油喷射系统———电控高压共轨系统于1997年和1999年分别在乘用车和商用车领域实现批量生产，它使喷射压力的产生完全独立于发动机的转速和喷射过程，并由高速电磁阀直接控制高压柴油喷射，实现了从时间控制系统到时间—压力控制系统的飞跃（见图1）。

图1Bosch柴油喷射系统的发展历程2Bosch电控高压共轨系统的工作原理2．1高压共轨系统简介高压共轨燃油喷射技术是通过高压油泵压缩燃油至共轨管内形成高压，再由高压油管分配到每个喷油器，并通过控制喷油器上的高速电磁阀的开启与关闭定时定量地将高压燃油喷射至柴油机燃烧室内，以保证最佳的雾化和燃烧效果，从而使发动机获Bosch电控高压共轨系统的工作原理和特点唐永华，张恬（博世汽车柴油系统股份有限公司技术中心，无锡214028）摘要：阐述了Bosch柴油喷射系统的发展历程，并介绍了Bosch电控高压共轨系统的组成和工作原理，分析了Bosch 电控高压共轨系统的主要特点。

同时指出以Bosch为代表的电控高压共轨技术是当前实现国3及更高排放标准，同时提高柴油机动力输出、降低油耗和噪音的最佳技术方案，是今后国内柴油机应用和发展的必然趋势。

关键词：Bosch；柴油机；电控；共轨系统中图分类号：U467．48文献标志码：A文章编号：1005－2550（2009）05－0009－05Working Principle and Key Characteristics of Bosch Diesel Common Rail SystemTANG Yong－hua，ZHANG Tian（Bosch Automotive Diesel System Co．Ltd．，Wuxi214028，China）Abstract：This article introduces the evolution of Bosch diesel fuel injection system，working principle and key charac-teristics of Bosch common rail system．Based on the analysis of its main characteristics，it points out that Bosch common rail system is the state－of－the－art diesel injection technology to meet China3and future emission standards，and mean-while helps to raise power output，lower fuel consumption and reduce noise emission for diesel engine，therefore，it is an inevitable tendency of Chinese diesel engine application and development．Key words：Bosch；diesel；electronic controlled；common rail system收稿日期：2009-06-12得最佳的性能。

高压共轨系统主要由低压回路和高压回路两部分组成。

低压回路包括低压油管、燃油滤清器和齿轮泵等，高压回路包括高压油泵、共轨管、高压油管和喷油器等部件，如图2所示。

发动机工作时，高压油泵上自带的齿轮泵通过负压从油箱中吸油，并以一定的压力（约5～7bar）将过滤后燃油送入高压油泵。

燃油进入高压柱塞腔后被压缩，通过高压油管进入共轨管形成高压，每缸喷油器通过高压油管与共轨管相连，以实现高压喷射。

图2Bosch商用车共轨系统示意图2．2高压油泵（High pressure pump）高压油泵是高压共轨系统中的关键部件之一，它的主要作用是将低压燃油加压成为高压燃油，储存在油轨内等待ECU的喷射指令。

高压油泵由齿轮泵、油量计量单元、溢流阀、进出油阀和高压柱塞等部分组成。

以Bosch目前广泛应用于中国商用车市场并已开始本地化生产的CPN2．2BL为例，其结构如图3所示。

图3Bosch高压油泵CPN2．2BL高压油泵供油量的设计准则是：在整个寿命范围内和任何工况下都必须保证高压油泵的供油量能满足发动机在一定轨压下的喷油量要求，即油量平衡。

CPN2．2BL采用2个直列柱塞设计，通过发动机凸轮轴驱动，传动比为1∶2，与传统的机械泵类似，以便于欧2发动机升级。

其润滑方式为机油润滑，润滑油路与发动机润滑油路直接相连。

齿轮泵的任务是向高压油泵供给足够的低压燃油，安装在高压油泵泵体后端，依靠位于高压油泵凸轮轴末端的齿轮来驱动，它的转速是高压油泵2．85倍。

当燃油进入高压部分后，一路经过油量计量单元进入高压柱塞腔，经压缩后进入油轨，同时多余的燃油通过溢油阀回到油箱中。

油量计量单元的主要作用是调节进入高压柱塞腔的油量，以控制共轨管内的燃油压力的大小。

2．3共轨管（Rail）共轨管是电控高压共轨系统中所特有的零部件，主要包括高压接头、节流孔、轨压传感器和压力限制阀，如图4所示。

共轨管的主要作用是蓄压和分配燃油，阻尼燃油压力波动同时还限制最高燃油压力，使之不超过安全限值。

轨压传感器向ECU提供共轨管内的实时压力信号，做为轨压闭环控制的输入。

油轨进出口处的节流孔设计可减小共轨管和高压油管中的压力波动。

压力限制阀是一个机械阀，当压力超过一定限值时即开启，以保证共轨管在出现压力异常时，将压力迅速释放从而确保系统安全。

当压力限制阀打开后，它仍能将轨压维持在一个正常范围（如700～800bar），让车辆在故障情况下仍能继续运行至维修站点，即跛行回家。

图4Bosch共轨管2．4喷油器（Injector）喷油器是电控高压共轨系统中最关键和最复杂的部件，它的作用是根据ECU发出的电信号控制电磁阀的开启和关闭，将高压油轨中的燃油以最佳的喷油时刻、喷油量和喷油率喷入柴油机的燃烧室内。

喷油器主要由喷油器体、电磁阀、油嘴、针阀组件和弹簧等部分组成，图5所示为Bosch的第二代商用车喷油器CRIN2。

在电磁阀不通电时，电枢将球阀紧紧压在阀座上，此时控制室和压力室内压力平衡，油嘴针阀被弹簧预紧力紧紧压在油嘴座面上不抬起，即喷油器不喷油；当电磁阀通电时，电磁阀通过吸力将电枢抬起，此时控制室内燃油经球阀量孔泄漏，控制室压力迅速下降，而压力室压力没有变化，从而油嘴针阀被抬起，即喷油器开始喷油；当电磁阀关闭时，控制室的压力上升，油嘴针阀两端压力再次平衡，在弹簧预紧力的作用下油嘴针阀落座，从而关闭喷油器完成喷油过程。

图5Bosch第二代喷油器CRIN22．5电控单元ECU、传感器和执行器电控单元ECU、传感器和执行器是电控燃油喷射系统的三个基本要素。

传感器主要用于采集发动机及整车的相关信号，并输入ECU。

ECU接收传感器信号并进行计算和处理，然后驱动执行器完成控制过程。

Bosch ECU的功能示意图如图6所示，主要包括模数转换器、CPU、RAM、Flash EPROM、E2PROM、功率驱动／诊断模块和CAN通讯模块等部分。

模数转换器将传感器的模拟信号转换为数字信号以便CPU对其进行直接处理和计算；随机存储器RAM用于对ECU数据进行在线实时修改；Flash E-PROM主要用于存储电控系统的各种标定参数，如MAP图、曲线和常量等，可重复擦写；E2PROM则用于存储系统错误及故障代码等信息；功率驱动／诊断模块负责驱动和控制执行器工作，并检测各个执行器的电信号错误，如短路、断路和信号不可信等；CAN通讯模块用于跟其他整车控制器交换信息，如ABS和ESP；诊断和报警系统用于监控系统故障并触发报警装置工作。

在Bosch电控高压共轨系统中，有很多用于测定发动机实时运行状态的传感器，如轨压传感器、加速踏板位置传感器、增压压力传感器、水温传感器、进气温度传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、车速传感器和机油压力／温度传感器等。

主要执行器包括喷油器电磁阀、油量计量单元、增压压力控制器、EGR阀、辅助加热装置、空调和风扇控制器等。

3Bosch电控高压共轨系统的主要特点众所周知，提高柴油机动力性、经济性和降低排放的中心任务是改善柴油机的燃烧过程。

而只有通过灵活的燃油喷射控制才能实现最佳的缸内燃烧。

电控高压共轨系统，是柴油机电控技术发展过程中的一个重大飞跃，是迄今为止针对柴油机的最佳解决方案。

因为它改变了传统的机械式喷油系统的组成结构，使喷射压力的产生完全独立于发动机的转速和喷射过程，真正的实现了喷油压力、喷油时刻、喷油量和多次喷射的独立及柔性控制，从而实现与发动机的完美匹配，大大提升了柴油机的动力性、经济性、排放及噪声方面的综合性能。

Bosch电控高压共轨系统是共轨技术中的典型代表，具有其自身显著的优点，主要包括：1）高压喷射；2）独立柔性的喷射压力控制；3）精确柔性的喷油时刻控制；4）精确柔性的喷油量控制；5）多次喷射。

其主要特点及参数如图7所示。

3．1高压喷射为了进一步改善柴油机的燃烧过程以及满足更为严格的排放法规要求，柴油机的喷射压力在不断的提高。

试验证明，高的喷射压力将明显改善柴油和空气的雾化效果，缩短着火延迟期，使燃烧更迅速、更彻底，并有利于提高燃油经济性。

Bosch目前应用于中国商用车市场的主要是其第二代高压共轨系统CRSN2（最大喷射压力为1600ar）和第三代高压共轨系统CRSN3（最大喷射压力可达1800bar），可满足国3和国4的排放要求。

图7Bosch CRS主要特点和参数3．2独立柔性的喷射压力控制由于传统的柴油机燃油喷射系统的喷射压力与柴油机的转速和负荷相关，这种特性对于低转速、部分负荷条件下的燃油经济性和废气排放非常不利［1］。

而电控高压共轨系统的喷射压力与柴油机的转速和负荷相独立，因此成功解决了这一难题。

对于应用Bosch电控高压共轨系统的柴油机，不仅在低转速和小负荷工况下能轻松实现高压喷射，还可根据性能和排放的要求对各种不同的工况自由设定其所需的最佳喷射压力，使柴油机在各种工况下的废气排放最低、经济性最好、动力性最强，在优化柴油机的综合性能上具有很大的自由度。