随着汽车社会的高速发展，能源危机和环境污染问题日趋严重。为解决这两大问题，世界各国都制定了发展节能与新能源汽车技术路线，并且不断革新着汽车动力装置—发动机。传统的汽车发动机主要包括汽油机和柴油机。相对于汽油机来说，柴油机的显著优点就是油耗较低。在排放方面，汽油机废气中的一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOx）比较容易处理，而柴油机废气中CO、HC的排放量很低，NOx与碳烟颗粒（PM）的排放量却比较高，而且很难同时降低NOx与PM。因此，世界各国在采用柴油机作为汽车动力的同时，对其排放控制提出了越来越高的要求，这也促进了车载柴油机控制新技术的相继问世。尤其是高压共轨柴油机电控燃油喷射系统的研制成功，改变了传统燃油喷射系统的基本组成和结构，使柴油发动机越来越成为汽车动力的主流，柴油机电控技术也成为当前内燃机节能技术的主要发展方向。

 

1．柴油机汽车排放法规

    从2001年开始，我国先后实施了《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》国I到国V的排放标准。2016年12月，又发布了国V114放法规，为了给车企一定的缓冲时间，该标准设有6a和6b两个排放限值方案，分别将于2020年和2023年实施，具体的排放限值如图1。与现国V标准比较，国VI标准具有下列不同：（1）测试循环从NEDC（新标欧洲循环测试）循环变成WLTC循环（全球轻型车统一测试循环）；（2）加严了测试要求；（3）采用燃料中立原则，对柴油车NOx和汽油车PM不再设置较松限值，而是采用相同限值要求，比国V标准严格了50％左右；（4）增加了实际道路行驶排放测试；（5）加严了蒸发排放控制要求；（6）增加排放质保要求；（7）引入OBD控制要求，实时监测车辆排放状态。因此，严厉的排放标准实施，有力推动了车载柴油机电控技术的快速发展。

 

2．电控柴油机汽车燃油喷射系统的发展

    电控柴油机汽车燃油喷射系统已经经历了三代变化。第一代为位置控制式的电控燃油喷射系统，此系统中将机械式调速器和提前器换成电子控制的机构，燃油的压送机构和机械式燃油系统相同。喷油量根据ECU指令由齿杆或溢油环的位置进行控制，喷油时间由发动机曲轴和凸轮轴的相位差进行控制。第二代为时间控制式的电控燃油喷射系统，采用高速电磁阀式喷油器对喷油量和喷油时间进行时间控制。燃油升压通过喷油泵或发动机凸轮来实现，升压开始时间（与喷油时间对应）和升压终了时间（升压开始到升压终了的时间与喷油量对应）由电磁阀的通断控制，控制自由度得到了很大提升。第三代为时间压力控制式电控燃油喷射系统。这种系统的特点是有一个各缸共用的高压燃油容腔。这一高压油腔称为高压油轨或简称共轨。一般共轨被安装在汽缸盖侧方呈管状与机身长度方向平行。在与各汽缸相对的位置，引出高压油管连接对应汽缸的喷油器。共轨系统的喷油器受电驱动信号控制。当存在驱动电流时，共轨系统喷油器的高速电磁泄压阀会被打开，引发喷油器针阀两端压力差升高、针阀抬起、燃油喷入汽缸。由于这种系统在油轨内压力一定时，每次供油量大体与供油时间成正比，因此也被称作时间压力式控制系统。高压共轨系统具有很突出的特点：（1）燃油喷射压力独立于柴油机的转速和负荷。在柴油机低速下，仍可实现较高的燃油喷射压力。这可以使柴油机低速低负荷时的性能得以改善；（2）对喷油时间和喷油量的控制非常自由；（3）对喷油规律的调节能力很强。喷油控制仅取决于高速电磁阀这一运动件，由于这个运动件质量比较小，因此运动惯性也很小。实际控制时可以实现在一个工作循环内的多次喷射，有效地改进燃烧效果；（4）能够实现很高的燃油喷射压力，目前已达到180～200MPa; （5）适应性较强，可以用于多种柴油发动机。由于共轨系统这些优异的性能，实现对柴油机燃烧压力的变化率较好地控制，燃烧噪声得到了改善。与此同时对柴油机本体也进行优化，如新型燃烧室设计、可变截面涡轮废气增压（VGT）、降低压缩比、增大EGR冷却效率、可变气门正时（VVT）、进排气道结构优化等，特别是结合排放后处理系统选型（催化氧化转换器DOC+颗粒过滤器DPF系统或DOC+DPF＋选择尿素溶液还原的SCR系统），拓宽了柴油机的使用领域。实现对排放更好的控制。

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