商用車柴油機電子控制技術市場升溫

    更嚴格的排放標準要求商用車柴油機燃油系統必須配置電子控制系統，所以柴油機電子控制技術的需求將急劇上升。針對國內企業在此領域技術水平相對落后的狀況，我國要提高自主開發能力，應建立行業聯盟，不遺余力地在電子控制領域開展研究。 

商用汽車柴油機電子控制技術需求急劇上升

    2007年全國汽車總產量共計達888萬輛，比上年同比增長22%，在美國、日本之后，中國繼續保持世界第三大汽車生產國的地位。其中去年商用車產量已達到250.13萬輛，同比增長22.21%。今年全國商用車產量預計將可能達到270萬輛。

    柴油機由于油耗低、功率強勁，近年來在我國商用車中的柴油化比例不斷提高，中重型貨車基本上都已柴油化。因為柴油車的耗油量比汽油車低30%，如果大力推廣先進柴油車，將使中國在2020年對石油進口的依賴度降低10%。因此，發展柴油車輛對節約能耗、降低二氧化碳排放量有著重要意義。

    我國近幾年在發動機和汽車排放控制方面取得了巨大的進步。2005年國家環保總局批準發布過《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限制值及測量方法(中國3、4、5階段)》，今年環境保護部與國家質量監督檢驗檢疫總局又聯合發布了《重型車用汽油發動機與汽車排氣污染物排放限制值及測量方法(中國3、4階段)》。要求在全國范圍內從2007年7月1日起開始實施國3排放標準，從2011年起全面實施國4排放標準。北京、上海等地將提前一步，今年3月1日起，北京分兩個階段執行國4機動車排放標準，國3及以下標準的輕型汽車禁止在京銷售。上海也在著手準備，力爭在明年推行國4排放標準，珠三角地區也將力爭提前執行國4排放標準。

    要滿足國3排放法規，對柴油機來說就必須實現高壓燃油噴射及噴射定時和噴油量的靈活調節，也即國3排放要求商用車柴油機燃油系統必須配置電子控制系統。因此，隨著國3排放法規的執行，我國商用車柴油機電子控制技術的需求將會急劇上升。 

三大公司將主宰我國車用柴油機電控市場

    目前共軌式電控噴油系統已在轎車和中型卡車柴油機上得到批量應用。其中有代表性的有德國博世(Bosch)公司、日本電裝(Denso)公司和美國德爾福(Delphi)公司。

    博世已推出四代產品

    德國博世(Bosch)公司在全球柴油機燃油系統領域中處于領先的地位。自1995年推出世界上第一臺裝電控共軌燃油系統的柴油機以來，電控共軌燃油系統已經歷四代的發展。

    博世公司第一代高壓電控共軌燃油系統具有135MPa的共軌壓力；可以實現預噴射；進行閉環反饋控制；可用于3-8缸轎車柴油機，可滿足歐3排放法規等特點。

    博世公司第二代電控共軌噴射系統具有145MPa的噴油壓力；噴油器尺寸緊湊、外形??；各缸噴油量差別?。粚嵭虚]環控制；包括預噴、主噴和后噴的3次噴射；使用壓電晶體作為執行元件等一系列新的特點。

    博世公司的第三代共軌噴射系統以其高精尖的結構內涵為特征，160MPa的更高的噴油壓力。壓電式噴油器的高度集成化，使其壓電執行器與噴油器頭部的針閥靠得很近，從而使系統具有優良的液力響應速度。噴油器運動件質量減少了75%，并將噴油嘴針閥部件的零件數從4個減少到1個。噴油器的液力響應速度是電磁式或壓電式的2倍。

    博世公司第四代共軌噴射系統采用可變噴嘴，具有雙通道特征，在怠速和部分負荷時開啟小截面噴孔，在高負荷時開啟大截面噴孔，以實現精確的燃油計量，使排放和燃油消耗進一步降低。最高噴油壓力為180～200MPa，可以滿足2008年歐5排放法規的需要。

    博世公司與無錫威孚公司于2005年11月共同投資在無錫新區成立了博世汽車柴油系統股份有限公司，博世持有67%的股份，威孚持有33%的股份。注冊資金為2億美元，員工2000人。同時，博世投資5000萬歐元，在該公司內建立一個世界級的柴油技術研發中心，進行該領域的技術研發工作。目前研發中心已有400名工程技術人員來支持本地發動機行業的開發工作。把最先進的柴油技術引入中國市場，為實現節能、環保和中國汽車工業的可持續發展作出貢獻。

    現在包括ECU（電子控制單元），核心的噴油器都已開始在中國生產了。其他的零部件到2009年都能夠實現在本地化的生產，包括開發、原材料和組裝。

    有統計認為，該合資公司在國內2008年后的高端柴油機電控噴油系統的配套業務產品競爭中將會占有領先優勢，其市場份額有可能達到60%。 

日本電裝與上柴成立合資公司

    日本電裝(Denso)公司自1957年開始生產柴油機系統產品。1995年和1998年電裝ECD-U2系列和ECD-U2P系列共軌系統先后開始投放市場，分別用來滿足商用車和轎車柴油機的配套需要。1995年開始正式投放市場的第一代ECD-U2系列共軌系統噴射壓力可以達到130MPa。4年后第二代共軌系統投放市場。這種系統的噴射壓力可以達到160～180MPa，在主噴射前后可以分別實現兩次預噴射：第一次是先導噴射，目的是為了提供冷機的啟動性能；第二次是預噴射，目的是為了提高發動機的穩定性、降低噪音和NOx排放。電裝第二代共軌系統已經在轎車及卡車上得到了應用，可以滿足日本長期排放法規要求。第三代噴射壓力為180MPa，第四代噴射壓力要控制在200MPa左右，目前正在開發中。

    2003年電裝（中國）投資有限公司與上海柴油機股份有限公司合資在上海成立了上海電裝燃油噴射有限公司，同年開始生產電裝機械式柴油泵。根據中國市場的實際情況，現已著手在江蘇常州建立新工廠準備生產共軌系統。目前上柴公司的電控柴油機全面與日本電裝公司的ECD-U2高壓共軌噴射系統配套。 

德爾福在中國市場進展迅速

    近年美國德爾福(Delphi)公司在擴大生產能力、加強本土研發以及拓展售后市場服務等方面進展令人矚目。德爾福于2005年在上海浦東外高橋保稅區建立了德爾福（中國）科技研發中心。研發中心占地87170平方米，總投資達5000萬美元，集中發展汽車電子、安全及動力總成能力。

    德爾福對中國發動機產品服務按照不同客戶的要求分成三部分。針對中、輕型商務車，為客戶提供共軌系統；針對中型商務車，為客戶提供電控分配泵系統、電控泵噴嘴系統或者提供中型共軌系統；針對重型車市場，提供電控泵噴嘴或者電控單體泵系統。

    據報道，德爾福公司已為玉柴公司的歐3標準的重型車用柴油機提供電控單體泵系統，目前，還為玉柴提供符合歐3標準的輕型車輛共軌系統，包括適用于新型1.2升TCI系列和現有的2.6升/2.9升系列發動機的共軌泵、噴油器、高壓軌及電子控制單元。 

國內自主開發力量不斷加強

    國內的企業也在柴油機電子控制技術方面積極探索，取得了一些成績。

    一汽無錫油泵油嘴研究所從1996年就開始了自主開發電控共軌系統的歷程。2002年5月，一汽無錫油泵油嘴研究所(以下簡稱無油所)專門組織了工藝、設計團隊，花了2000多萬元從國外訂購設備，自己把握加工難度極大的核心部件的生產，開始了電控高壓共軌技術產業化的進程。無油所同時開始在國內尋找其他能夠進行精密加工的合作伙伴。2005年，擁有自主知識產權的柴油機電控高壓共軌燃油系統在無油所開發成功。10多年來無油所一直致力于高壓共軌技術的研究，累計投入資金達1億元。

    無油所開發成功的FCRS電控共軌噴油系統，其最高噴射壓力為145MPa，可以實現3次噴射，預噴與主噴的時間間隔可以靈活調節，在軟件上實現了寬范圍的逐缸平衡的控制策略，使發動機運行更加平穩。幾年來已完成了多臺次共軌泵2500小時可靠性考核。并在無錫等地對多次投入批量運行的公交車輛進行考核，現正在加緊做年產1萬套的量產準備。

    2003年成立的成都威特電噴有限責任公司是國家高新技術企業。它與清華大學、玉柴等單位合作走外掛式電控組合式單體泵的發展道路，通過幾年的努力，已取得可喜成績。這種外掛式電控組合式單體泵采用第二代電磁閥時間控制式電控噴油系統，即在每個柱塞單元的上部設置了一個微型高速電磁閥，燃油升壓通過凸輪實現，而噴油時間和噴油量由電磁閥的接通/斷開來控制。泵端最高供油壓力可達135MPa，有四缸和六缸兩種設計，可滿足國內市場的大多數輕型和中型車用柴油機產品的配套要求。

    該系統能滿足發動機實現國3排放法規，標定/使用/維護過程相對簡單，制造成本較低，尺寸和安裝方式與傳統的機械式噴油泵相同，發動機無需作大的變動。

    目前威特提供的WP2000型外掛式電控組合式單體泵已成功地與十余種國產中型車用柴油機匹配，其中多數已通過國3排放認證。

    不久前山東龍泵集團宣布要研發柴油機電噴系統，準備投入16億元，計劃用5年時間完成年產國3及以上排放標準電控組合泵90萬套。另外，據報道還有位于北京和衡陽的亞新科國際及遼寧遼陽新豐等企業也都對開發生產柴油機電控噴射系統表現出濃厚的興趣。 

商用汽車柴油機電子控制幾種方式

    目前柴油機燃油噴射系統的電子控制主要有幾種方式：有的采用共軌式電控噴油系統，有的采用電控單體泵或組合式電控單體泵，有的采用電控泵噴嘴，有的采用電控分配泵，過去極少數也有采用電控直列泵。在商用車柴油機上用得多的是共軌式電控噴油系統、電控單體泵噴油系統和電控泵噴嘴噴油系統。英國Ricardo公司預估到2010年歐洲在12～13升車用柴油機燃油系統的構成中，共軌式電控噴油系統和電控單體泵噴油系統各占46%，電控泵噴嘴噴油系統約占8%左右。 

共軌式電控噴油系統

    與常規機械式燃料噴油系統相比，共軌式電控噴油系統具有如下一系列優點：

    1.可實現高壓噴射，噴射壓力比一般直列泵系統高出一倍，最高的已達200MPa，今后的技術還會向250MPa高壓噴射的實用化方向發展。

    2.噴射壓力獨立于發動機轉速，可以改變發動機低速、低負荷性能。

    3.可以實現多次噴射(每循環3～5次，甚至組合7次噴射，包括預噴、主噴和后噴)，調節噴油速率形狀，實現理想噴油規律。通過預噴來降低噪聲和NOx排放，通過后噴來降低顆粒和提高DPF及NOx的催化轉換效率。

    4.噴射定時和噴油量可自由選定。

    5.具有良好的噴射特性，優化燃燒過程，使發動機油耗、煙度、噪聲和排放等綜合性能指標得到明顯改善，并有利于改進發動機扭矩特性。

    6.結構簡單，可靠性好，適用性強，對原有發動機設計和制造設備改動較少。 

電控單體泵噴油系統

    可直接安裝或集成于發動機氣缸體中，也有助于降低發動機噪聲。系統的嘴端壓力可高達200MPa，從而使油氣混合良好，燃燒完全。單體泵系統性能穩定、經久耐用，特別適合油質和路況較差的應用環境。發動機標定簡單且周期短。 

電控泵噴嘴系統

    可直接安裝在發動機氣缸蓋上，它將噴油泵的壓油機構與噴油器結合在一起，省去了高壓油管。所以高壓系統的死容積可以最大限度地減小，具有較高的液壓效率，更有利于實現高壓化和噴油速率的控制，從而獲得發動機的高功率、低油耗和低排放。但該系統價格較高，而且氣缸蓋的設計改動比較大。 

加強與國外技術合作 建立行業戰略聯盟

    綜上所述，發動機的燃料噴射系統是發動機的核心部件，一直被公眾視為發動機的“心臟”。隨著國3排放法規的實施，發動機的燃料噴射系統必須采用電控技術。由于發動機電控噴射系統的技術難度和我國在這一領域與國外的巨大差距，目前我國發動機燃料噴射系統由機械式噴射系統向電控式噴射系統的過渡將主要依靠國外技術來實現。我們應在這一過程中認真向國外先進技術學習。同時，我們要不斷總結經驗，不能再失時機，政府部門要對此進行研究、支持和引導，切實加強產、學、研的結合。

    發動機電控噴射系統是一門高科技知識的集合，具有技術含量高，發展更新快，資金投入大的特點。筆者2001年訪問德國Bosch公司時了解到那時他們就集中了800～900名工程技術人員從事共軌噴射系統的開發和研究，這數字還不包括從事共軌系統生產的工程技術人員。可見所投入的人力和物力遠不是我們現在所能達到的。

    從技術上來說，無油所在電控共軌噴射系統開發方面積累的時間最長，但缺乏資金和生產能力。要盡快提高我國柴油機噴射系統行業的自主開發和核心競爭能力，應建立行業的戰略聯盟，不遺余力地在電控噴油器、液力控制閥、噴油嘴偶件和高速執行器(電磁閥、壓電晶體)、ECU硬件軟件等關鍵零部件的制造以及控制功能和策略、匹配標定技術、提高產品可靠性和安全、降低制造成本等方面開展研究。

    10年前我國汽車行業整車的自主開發產品還很稀缺，如今在展覽會上已可喜見一批。我們同樣可以期待5年、8年后，自主開發的發動機電控燃料噴射系統也一定會遍地開花。