商用车柴油机电子控制技术市场升温

    更严格的排放标准要求商用车柴油机燃油系统必须配置电子控制系统，所以柴油机电子控制技术的需求将急剧上升。针对国内企业在此领域技术水平相对落后的状况，我国要提高自主开发能力，应建立行业联盟，不遗余力地在电子控制领域开展研究。 

商用汽车柴油机电子控制技术需求急剧上升

    2007年全国汽车总产量共计达888万辆，比上年同比增长22%，在美国、日本之后，中国继续保持世界第三大汽车生产国的地位。其中去年商用车产量已达到250.13万辆，同比增长22.21%。今年全国商用车产量预计将可能达到270万辆。

    柴油机由于油耗低、功率强劲，近年来在我国商用车中的柴油化比例不断提高，中重型货车基本上都已柴油化。因为柴油车的耗油量比汽油车低30%，如果大力推广先进柴油车，将使中国在2020年对石油进口的依赖度降低10%。因此，发展柴油车辆对节约能耗、降低二氧化碳排放量有着重要意义。

    我国近几年在发动机和汽车排放控制方面取得了巨大的进步。2005年国家环保总局批准发布过《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限制值及测量方法(中国3、4、5阶段)》，今年环境保护部与国家质量监督检验检疫总局又联合发布了《重型车用汽油发动机与汽车排气污染物排放限制值及测量方法(中国3、4阶段)》。要求在全国范围内从2007年7月1日起开始实施国3排放标准，从2011年起全面实施国4排放标准。北京、上海等地将提前一步，今年3月1日起，北京分两个阶段执行国4机动车排放标准，国3及以下标准的轻型汽车禁止在京销售。上海也在着手准备，力争在明年推行国4排放标准，珠三角地区也将力争提前执行国4排放标准。

    要满足国3排放法规，对柴油机来说就必须实现高压燃油喷射及喷射定时和喷油量的灵活调节，也即国3排放要求商用车柴油机燃油系统必须配置电子控制系统。因此，随着国3排放法规的执行，我国商用车柴油机电子控制技术的需求将会急剧上升。 

三大公司将主宰我国车用柴油机电控市场

    目前共轨式电控喷油系统已在轿车和中型卡车柴油机上得到批量应用。其中有代表性的有德国博世(Bosch)公司、日本电装(Denso)公司和美国德尔福(Delphi)公司。

    博世已推出四代产品

    德国博世(Bosch)公司在全球柴油机燃油系统领域中处于领先的地位。自1995年推出世界上第一台装电控共轨燃油系统的柴油机以来，电控共轨燃油系统已经历四代的发展。

    博世公司第一代高压电控共轨燃油系统具有135MPa的共轨压力；可以实现预喷射；进行闭环反馈控制；可用于3-8缸轿车柴油机，可满足欧3排放法规等特点。

    博世公司第二代电控共轨喷射系统具有145MPa的喷油压力；喷油器尺寸紧凑、外形小；各缸喷油量差别小；实行闭环控制；包括预喷、主喷和后喷的3次喷射；使用压电晶体作为执行元件等一系列新的特点。

    博世公司的第三代共轨喷射系统以其高精尖的结构内涵为特征，160MPa的更高的喷油压力。压电式喷油器的高度集成化，使其压电执行器与喷油器头部的针阀靠得很近，从而使系统具有优良的液力响应速度。喷油器运动件质量减少了75%，并将喷油嘴针阀部件的零件数从4个减少到1个。喷油器的液力响应速度是电磁式或压电式的2倍。

    博世公司第四代共轨喷射系统采用可变喷嘴，具有双通道特征，在怠速和部分负荷时开启小截面喷孔，在高负荷时开启大截面喷孔，以实现精确的燃油计量，使排放和燃油消耗进一步降低。最高喷油压力为180～200MPa，可以满足2008年欧5排放法规的需要。

    博世公司与无锡威孚公司于2005年11月共同投资在无锡新区成立了博世汽车柴油系统股份有限公司，博世持有67%的股份，威孚持有33%的股份。注册资金为2亿美元，员工2000人。同时，博世投资5000万欧元，在该公司内建立一个世界级的柴油技术研发中心，进行该领域的技术研发工作。目前研发中心已有400名工程技术人员来支持本地发动机行业的开发工作。把最先进的柴油技术引入中国市场，为实现节能、环保和中国汽车工业的可持续发展作出贡献。

    现在包括ECU（电子控制单元），核心的喷油器都已开始在中国生产了。其他的零部件到2009年都能够实现在本地化的生产，包括开发、原材料和组装。

    有统计认为，该合资公司在国内2008年后的高端柴油机电控喷油系统的配套业务产品竞争中将会占有领先优势，其市场份额有可能达到60%。 

日本电装与上柴成立合资公司

    日本电装(Denso)公司自1957年开始生产柴油机系统产品。1995年和1998年电装ECD-U2系列和ECD-U2P系列共轨系统先后开始投放市场，分别用来满足商用车和轿车柴油机的配套需要。1995年开始正式投放市场的第一代ECD-U2系列共轨系统喷射压力可以达到130MPa。4年后第二代共轨系统投放市场。这种系统的喷射压力可以达到160～180MPa，在主喷射前后可以分别实现两次预喷射：第一次是先导喷射，目的是为了提供冷机的启动性能；第二次是预喷射，目的是为了提高发动机的稳定性、降低噪音和NOx排放。电装第二代共轨系统已经在轿车及卡车上得到了应用，可以满足日本长期排放法规要求。第三代喷射压力为180MPa，第四代喷射压力要控制在200MPa左右，目前正在开发中。

    2003年电装（中国）投资有限公司与上海柴油机股份有限公司合资在上海成立了上海电装燃油喷射有限公司，同年开始生产电装机械式柴油泵。根据中国市场的实际情况，现已着手在江苏常州建立新工厂准备生产共轨系统。目前上柴公司的电控柴油机全面与日本电装公司的ECD-U2高压共轨喷射系统配套。 

德尔福在中国市场进展迅速

    近年美国德尔福(Delphi)公司在扩大生产能力、加强本土研发以及拓展售后市场服务等方面进展令人瞩目。德尔福于2005年在上海浦东外高桥保税区建立了德尔福（中国）科技研发中心。研发中心占地87170平方米，总投资达5000万美元，集中发展汽车电子、安全及动力总成能力。

    德尔福对中国发动机产品服务按照不同客户的要求分成三部分。针对中、轻型商务车，为客户提供共轨系统；针对中型商务车，为客户提供电控分配泵系统、电控泵喷嘴系统或者提供中型共轨系统；针对重型车市场，提供电控泵喷嘴或者电控单体泵系统。

    据报道，德尔福公司已为玉柴公司的欧3标准的重型车用柴油机提供电控单体泵系统，目前，还为玉柴提供符合欧3标准的轻型车辆共轨系统，包括适用于新型1.2升TCI系列和现有的2.6升/2.9升系列发动机的共轨泵、喷油器、高压轨及电子控制单元。 

国内自主开发力量不断加强

    国内的企业也在柴油机电子控制技术方面积极探索，取得了一些成绩。

    一汽无锡油泵油嘴研究所从1996年就开始了自主开发电控共轨系统的历程。2002年5月，一汽无锡油泵油嘴研究所(以下简称无油所)专门组织了工艺、设计团队，花了2000多万元从国外订购设备，自己把握加工难度极大的核心部件的生产，开始了电控高压共轨技术产业化的进程。无油所同时开始在国内寻找其他能够进行精密加工的合作伙伴。2005年，拥有自主知识产权的柴油机电控高压共轨燃油系统在无油所开发成功。10多年来无油所一直致力于高压共轨技术的研究，累计投入资金达1亿元。

    无油所开发成功的FCRS电控共轨喷油系统，其最高喷射压力为145MPa，可以实现3次喷射，预喷与主喷的时间间隔可以灵活调节，在软件上实现了宽范围的逐缸平衡的控制策略，使发动机运行更加平稳。几年来已完成了多台次共轨泵2500小时可靠性考核。并在无锡等地对多次投入批量运行的公交车辆进行考核，现正在加紧做年产1万套的量产准备。

    2003年成立的成都威特电喷有限责任公司是国家高新技术企业。它与清华大学、玉柴等单位合作走外挂式电控组合式单体泵的发展道路，通过几年的努力，已取得可喜成绩。这种外挂式电控组合式单体泵采用第二代电磁阀时间控制式电控喷油系统，即在每个柱塞单元的上部设置了一个微型高速电磁阀，燃油升压通过凸轮实现，而喷油时间和喷油量由电磁阀的接通/断开来控制。泵端最高供油压力可达135MPa，有四缸和六缸两种设计，可满足国内市场的大多数轻型和中型车用柴油机产品的配套要求。

    该系统能满足发动机实现国3排放法规，标定/使用/维护过程相对简单，制造成本较低，尺寸和安装方式与传统的机械式喷油泵相同，发动机无需作大的变动。

    目前威特提供的WP2000型外挂式电控组合式单体泵已成功地与十余种国产中型车用柴油机匹配，其中多数已通过国3排放认证。

    不久前山东龙泵集团宣布要研发柴油机电喷系统，准备投入16亿元，计划用5年时间完成年产国3及以上排放标准电控组合泵90万套。另外，据报道还有位于北京和衡阳的亚新科国际及辽宁辽阳新丰等企业也都对开发生产柴油机电控喷射系统表现出浓厚的兴趣。 

商用汽车柴油机电子控制几种方式

    目前柴油机燃油喷射系统的电子控制主要有几种方式：有的采用共轨式电控喷油系统，有的采用电控单体泵或组合式电控单体泵，有的采用电控泵喷嘴，有的采用电控分配泵，过去极少数也有采用电控直列泵。在商用车柴油机上用得多的是共轨式电控喷油系统、电控单体泵喷油系统和电控泵喷嘴喷油系统。英国Ricardo公司预估到2010年欧洲在12～13升车用柴油机燃油系统的构成中，共轨式电控喷油系统和电控单体泵喷油系统各占46%，电控泵喷嘴喷油系统约占8%左右。 

共轨式电控喷油系统

    与常规机械式燃料喷油系统相比，共轨式电控喷油系统具有如下一系列优点：

    1.可实现高压喷射，喷射压力比一般直列泵系统高出一倍，最高的已达200MPa，今后的技术还会向250MPa高压喷射的实用化方向发展。

    2.喷射压力独立于发动机转速，可以改变发动机低速、低负荷性能。

    3.可以实现多次喷射(每循环3～5次，甚至组合7次喷射，包括预喷、主喷和后喷)，调节喷油速率形状，实现理想喷油规律。通过预喷来降低噪声和NOx排放，通过后喷来降低颗粒和提高DPF及NOx的催化转换效率。

    4.喷射定时和喷油量可自由选定。

    5.具有良好的喷射特性，优化燃烧过程，使发动机油耗、烟度、噪声和排放等综合性能指标得到明显改善，并有利于改进发动机扭矩特性。

    6.结构简单，可靠性好，适用性强，对原有发动机设计和制造设备改动较少。 

电控单体泵喷油系统

    可直接安装或集成于发动机气缸体中，也有助于降低发动机噪声。系统的嘴端压力可高达200MPa，从而使油气混合良好，燃烧完全。单体泵系统性能稳定、经久耐用，特别适合油质和路况较差的应用环境。发动机标定简单且周期短。 

电控泵喷嘴系统

    可直接安装在发动机气缸盖上，它将喷油泵的压油机构与喷油器结合在一起，省去了高压油管。所以高压系统的死容积可以最大限度地减小，具有较高的液压效率，更有利于实现高压化和喷油速率的控制，从而获得发动机的高功率、低油耗和低排放。但该系统价格较高，而且气缸盖的设计改动比较大。 

加强与国外技术合作 建立行业战略联盟

    综上所述，发动机的燃料喷射系统是发动机的核心部件，一直被公众视为发动机的“心脏”。随着国3排放法规的实施，发动机的燃料喷射系统必须采用电控技术。由于发动机电控喷射系统的技术难度和我国在这一领域与国外的巨大差距，目前我国发动机燃料喷射系统由机械式喷射系统向电控式喷射系统的过渡将主要依靠国外技术来实现。我们应在这一过程中认真向国外先进技术学习。同时，我们要不断总结经验，不能再失时机，政府部门要对此进行研究、支持和引导，切实加强产、学、研的结合。

    发动机电控喷射系统是一门高科技知识的集合，具有技术含量高，发展更新快，资金投入大的特点。笔者2001年访问德国Bosch公司时了解到那时他们就集中了800～900名工程技术人员从事共轨喷射系统的开发和研究，这数字还不包括从事共轨系统生产的工程技术人员。可见所投入的人力和物力远不是我们现在所能达到的。

    从技术上来说，无油所在电控共轨喷射系统开发方面积累的时间最长，但缺乏资金和生产能力。要尽快提高我国柴油机喷射系统行业的自主开发和核心竞争能力，应建立行业的战略联盟，不遗余力地在电控喷油器、液力控制阀、喷油嘴偶件和高速执行器(电磁阀、压电晶体)、ECU硬件软件等关键零部件的制造以及控制功能和策略、匹配标定技术、提高产品可靠性和安全、降低制造成本等方面开展研究。

    10年前我国汽车行业整车的自主开发产品还很稀缺，如今在展览会上已可喜见一批。我们同样可以期待5年、8年后，自主开发的发动机电控燃料喷射系统也一定会遍地开花。