柴油發(fā)動機(jī)通過15~20的高壓縮比，隔熱壓縮吸入的空氣，達(dá)到高密度或高溫的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，噴油器以超高壓將柴油噴射至燃燒室，形成混合氣體的部分能夠自行著火、燃燒并擴(kuò)散。與汽油發(fā)動機(jī)不同，無火花塞、自行著火是柴油發(fā)動機(jī)的特點。
柴油發(fā)動機(jī)中，曾經(jīng)使用過直列式泵、分配式泵等機(jī)械式噴油泵。通過發(fā)動機(jī)的驅(qū)動力使活塞泵運轉(zhuǎn)，形成噴射壓力。但是，這種系統(tǒng)中，噴射壓力會隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的降低而降低。因此，目前通常采用的是電子控制的泵，由其形成高壓，并將壓力存儲于壓力公共供油管中的共軌系統(tǒng)。
共軌系統(tǒng)的特點：能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的噴射壓力；能夠?qū)崿F(xiàn)自由度非常高的噴射（多次噴射）。
下圖為采用了共軌系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)。燃油通過高壓泵加壓，并存儲于共軌中，由采用了電磁閥或壓電元件的噴油器噴射至燃燒室內(nèi)。發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)駕駛者踩下的加速踏板位置，計算出所需噴油量。
共軌系統(tǒng)的構(gòu)成包括提供高壓燃油的高壓泵，儲存高壓燃油的共軌，任意正時、任意時間開閥噴射的噴油器。
共軌系統(tǒng)的構(gòu)成
與直列式噴油泵及分配式噴油泵等以前的燃油噴射系統(tǒng)相比，共軌系統(tǒng)具有以下特點：
① 通過反饋控制高壓泵的壓力，使軌道壓力傳感器的信號達(dá)到規(guī)定值，可任意改變噴射壓力。
② 能夠始終向噴油器提供規(guī)定壓力的燃油，可實現(xiàn)噴射正時及噴射量的精密控制。
③ 通過電子控制噴油器，可實現(xiàn)多次噴射。
用于柴油發(fā)動機(jī)的噴油器分為電磁式和壓電式。
電磁式是一種通過電磁閥使噴嘴開合的方式，其組成包括由電磁閥、進(jìn)油及出油節(jié)流孔、液壓控制室、使液壓傳遞至噴嘴針閥的液壓柱塞等組成的液壓伺服機(jī)構(gòu)，使燃油噴射的噴嘴機(jī)構(gòu)（下圖）。使用液壓伺服機(jī)構(gòu)會導(dǎo)致低壓側(cè)泄漏燃油，所以，如何減少泄漏燃油是電磁式噴油器需要解決的課題。
壓電式是一種利用執(zhí)行器控制燃油噴射的方式，施加電荷則可產(chǎn)生位移的壓電效果。噴油器本體包括壓電式執(zhí)行器、增加位移的位移擴(kuò)大機(jī)構(gòu)、提起噴嘴針閥的液壓伺服機(jī)構(gòu)（下圖）。與電磁式相比，壓電式可進(jìn)行小型化設(shè)計，減少燃油泄漏；并且能夠減小可動元件的質(zhì)量，實現(xiàn)比電磁式更快的噴油響應(yīng)。
將高壓燃油傳送至共軌所需的高壓泵的構(gòu)造和燃油的路徑如下圖所示。通過發(fā)動機(jī)驅(qū)動凸輪軸的轉(zhuǎn)動，帶動供油泵從油箱中泵出燃油。通過供油泵下游的調(diào)壓閥，將泵出的燃油調(diào)節(jié)至最大壓力，約1MPa。之后，燃油通過SCV（進(jìn)油控制閥=燃油調(diào)節(jié)量電磁閥）的開口面積進(jìn)行量的調(diào)節(jié)，再經(jīng)過進(jìn)油閥進(jìn)入柱塞室。通過凸輪軸使柱塞上下運動，從而對燃油加壓，最后將加壓的燃油經(jīng)過出油閥送入共軌中。
共軌的構(gòu)成：儲存高壓燃油的中空容器共軌管，檢測共軌管壓力的傳感器，緊急情況下將加壓燃油引入低壓側(cè)使其減壓的壓力限制器，在與噴油器和泵的管路連接的進(jìn)油口和出油口側(cè)設(shè)置的用于降低脈動（在噴射和壓送過程中形成）的節(jié)流孔。
柴油發(fā)動機(jī)中，噴油量≈扭矩。將加速踏板位置和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對照調(diào)速器特性曲線，確定噴油量。在同一加速踏板位置條件下，曲線呈現(xiàn)朝向右下方降低的特性。所以，隨著加速踏板位置的上升，即使轉(zhuǎn)速相同，噴油量及扭矩也會增加，從而使車輛得以加速。
噴油量特性曲線的示例
檢測曲軸轉(zhuǎn)角以確定噴射開始的正時，同時調(diào)整噴油器的通電時間，以此控制噴油量。以通過調(diào)速器特性曲線確定的目標(biāo)噴油量和此時的共軌壓力作為輸入?yún)?shù)，依據(jù)對應(yīng)的噴射正時圖求取噴射正時。
依據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等改變噴射模式也是噴油量控制的特點 ▼
多次噴油的特性曲線
怠速時如上圖中①所示，噪聲降低，即將開始主噴射之前進(jìn)行引燃噴射。
中負(fù)荷區(qū)域內(nèi)如圖中②所示進(jìn)行引燃噴射，但與主噴射之間要有時間間隔。
如圖中④所示，通過后噴射也可降低PM值。
低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷時，如圖中③所示通過時間間隔長的引燃噴射來降低PM值。
另一方面，高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷時，要在較短的噴射周期內(nèi)噴射大量燃油，所以如圖中⑤所示大多僅為主噴射的特性曲線。
此外，為了使DPF中堵塞的PM燃燒，在提高排氣溫度時，如圖中⑥所示為了提供燃燒所需的HC，也會增加多次后噴射。
噴油器在制造過程中，已對噴嘴噴孔的流量、液壓伺服機(jī)構(gòu)的響應(yīng)、電磁閥的響應(yīng)進(jìn)行了精細(xì)的工藝設(shè)計。但是，需要通過機(jī)械調(diào)整使噴油量達(dá)到極限，從而應(yīng)對嚴(yán)格的排氣法規(guī)。因此，測量單個噴油器的噴油量，并將該噴油量記錄為二維碼。將該數(shù)據(jù)讀入發(fā)動機(jī)ECU中，修正二維碼（用于修正氣缸之間噴油量）時，在整車廠商的工廠內(nèi)讀取二維碼，并將該信息寫入ECU的存儲器中，ECU基于內(nèi)含修正量的指令值控制噴油器 ▼
依據(jù)二維碼修正噴油器的噴射量
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《圖解汽車電子技術(shù)》(系統(tǒng)篇)
日本電裝汽車電子技術(shù)研究會 著
本書詳細(xì)介紹了汽車各大控制系統(tǒng)的電子技術(shù)、發(fā)展趨勢、零部件設(shè)計要點，主要包括傳動系統(tǒng)控制、混合動力系統(tǒng)控制、行駛安全控制、車身控制、車載導(dǎo)航系統(tǒng)控制以及通信等。
