燃油导轨

燃油导轨（fuel rail），即高压蓄压器、油轨，是内燃机为气缸供油的喷油器前面的油路管道。它包含一个燃油入口（inlet）与为多个喷油器相连的座套（pocket或seat）。某些燃油导轨在一端有油压调节器。

历史共轨系统原型由瑞士的Robert Huber在20世纪60年代后期开发，并由苏黎世瑞士联邦理工学院的Marco Ganser博士开发，后来在Oberägeri的Ganser-Hydromag AG（est.1995）开发。

生产车辆的首次成功使用始于20世纪90年代中期的日本。日本汽车零部件制造商Denso Corporation的Shohei Itoh博士和Masahiko Miyaki开发了重型车辆的共轨燃油系统，并将其用于安装在Hino Ranger卡车上的ECD-U2共轨系统和于1995年出售用于一般用途。Denso在1995年声称第一个商用高压共轨系统。

现代共轨系统虽然以相同的原理工作，但由发动机控制单元（ECU）控制，该发动机控制单元以电气而非机械方式打开每个喷射器。这是20世纪90年代广泛的原型，由Magneti Marelli，Centro Ricerche Fiat和Elasis合作完成。经过菲亚特集团的研究和开发，该设计被德国公司Robert Bosch GmbH收购，用于完成大规模生产的开发和改进。事后看来，这笔交易似乎是菲亚特的一个战略错误，因为新技术被证明是高利润的。该公司除了向博世出售许可证外别无选择，因为它当时处于财务状况不佳，缺乏完成自身发展的资源。1997年，他们扩大了乘用车的使用范围。使用共轨系统的第一辆乘用车是1997年型号的阿尔法罗密欧156 2.4 JTD，后来同年梅赛德斯 - 奔驰在其W202型号中推出了它。

共轨发动机已经在船舶和机车应用中使用了一段时间。 Cooper-Bessemer GN-8（大约1942年）是液压操作的共轨柴油发动机的一个例子，也称为改进的共轨。

维克斯率先在潜艇发动机中使用共轨喷射。采用共轨燃油系统的维氏发动机于1916年首次在G级潜艇中使用。它使用四个柱塞泵每90度旋转输送高达3,000磅/平方英寸（210巴; 21兆帕）的压力，以保持轨道中的燃料压力足够恒定。可以通过喷油器管路中的阀门关闭向各个气缸的燃油输送。从1921年到1980年，Doxford发动机在对置活塞式船用发动机中使用共轨系统，其中多缸往复式燃油泵产生的压力约为600 bar（60 MPa; 8,700 psi），燃料储存在蓄能器瓶中。通过可调节的泵排出冲程和“溢流阀”实现压力控制。凸轮轴操作的机械定时阀用于供应弹簧加载的Brice / CAV / Lucas喷射器，其通过汽缸侧面喷射到活塞之间形成的腔室中。早期的发动机有一对定时凸轮，一个用于前进，一个用于后退。后来的发动机每个气缸有两个喷射器，最后一系列恒压涡轮增压发动机每个气缸装有四个喷射器。该系统用于注入柴油和重质燃料油（600cSt，加热至约130℃的温度）。

应用共轨系统适用于所有类型的柴油发动机公路车，从城市车（如菲亚特熊猫）到行政车（如奥迪A8）。现代共轨系统的主要供应商是Robert Bosch GmbH，Delphi，Denso和Siemens VDO（现为Continental AG所有）。

原理电磁阀或压电阀可以对燃料喷射时间和数量进行精细的电子控制，共轨技术提供的更高压力可以提供更好的燃料雾化。为了降低发动机噪音，发动机的电子控制单元可以在主喷射事件（“先导”喷射）之前喷射少量柴油，从而减少其爆炸性和振动，以及优化喷射时间和燃料质量变化的数量，冷启动等。一些先进的共轨燃油系统每次冲程可执行多达五次喷射。

共轨发动机需要非常短的到没有加热时间，这取决于环境温度，并且比旧系统产生更低的发动机噪音和排放。

历史上，柴油发动机使用各种形式的燃料喷射。两种常见类型包括单元喷射系统和分配器/直列泵系统。虽然这些旧系统提供精确的燃油量和喷油正时控制，但它们受到以下几个因素的限制：

它们是凸轮驱动的，注射压力与发动机转速成正比。这通常意味着最高喷射压力只能在最高发动机速度下实现，并且最大可实现喷射压力随着发动机速度降低而降低。这种关系适用于所有泵，甚至是共轨系统上使用的泵。对于单元或分配器系统，注射压力与没有蓄能器的单个泵送事件的瞬时压力相关联，因此该关系更加突出且麻烦。

它们在单次燃烧事件期间可以命令的喷射事件的数量和时间受到限制。虽然使用这些旧系统可以实现多次喷射事件，但实现起来要困难得多且成本高昂。

对于典型的分配器/在线系统，喷射开始在预定压力（通常称为：爆破压力）下发生并且在预定压力下结束。该特性由气缸盖中的“哑”喷射器产生，该喷射器在由施加到喷射器中的柱塞的弹簧预载荷确定的压力下打开和关闭。一旦喷射器中的压力达到预定水平，柱塞就会升起并开始喷射1。

在共轨系统中，高压泵存储高压燃料储存器 - 高达2,000巴（200MPa; 29,000psi）。术语“共轨”指的是所有燃料喷射器由共同的燃料轨供应的事实，该燃料轨仅仅是燃料以高压储存的蓄压器。该蓄能器为多个燃油喷射器提供高压燃油。这简化了高压泵的目的，因为它只需要保持目标压力（机械或电子控制）。燃料喷射器通常由ECU控制。当燃料喷射器被电启动时，液压阀（由喷嘴和柱塞组成）被机械地或液压地打开，并且燃料以所需的压力喷射到汽缸中。由于燃料压力能量远程存储并且喷射器是电动的，因此喷射开始和结束时的喷射压力非常接近蓄能器（轨道）中的压力，从而产生方形喷射速率。如果蓄能器，泵和管道的尺寸合适，则喷射压力和速率对于多次喷射事件中的每一次都是相同的。

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任毅如 - 副教授 - 湖南大学