高压共轨产品概述

第一节 产品定义及发展历程

1、定义

高压共轨(CommonRail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail)，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力(Pressure)大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度。

2、发展历程

目前柴油机的共轨喷射系统，一般可分为蓄压共轨系统和高压共轨系统。

早在上世纪30年代，就有人提出共轨系统的设想。但由于电子控制技术和高速电磁阀技术直到本世纪六十年代才发展的较成熟，共轨系统才得以实现。

美国BKM公司的Servojet系统是较早的蓄压共轨系统，供油压力仅仅10－20MPa，在喷油器中有液力放大机构实现高压喷射，避免了恒高压泄漏，对电磁阀响应时间要求较低。国内也有产品供应。

蓄压共轨系统存在的主要问题是：

蓄压共轨系统每次喷射的只是喷油器蓄压室中蓄积的高压油，随着喷射压力遂步降低，直到弹簧关闭针阀。因此喷射速率越来越小，喷油规律先急后缓。而在高压喷射时，过高的初始喷射速率会使滞燃期内气缸中混合好的燃油量大大增加，预混合燃烧比例增大，柴油机工作粗暴，NOx排放增加。

早期的Servojet系统的结构决定了它难以实现预喷射。有新开发的系统在Servojet系统的基础上实现了预喷射，弥补了部分不足。

尽管初始喷射压力可以达到150MPa以上，但针阀关闭时的喷射压力很低，使平均喷射压力偏低。加大针阀弹簧力可以提高针阀关闭时的喷射压力，但会使最小喷油量增加，难于满足柴油机怠速要求。

蓄压共轨系统的喷射压力是控喷油量的唯一途径。在较小的喷油量时，最高喷射压力仍然不高，因而比一般电控泵喷射方式没有太大优势。

针对蓄压式共轨系统的缺点，高压共轨柴油喷射系统被开发，它实际是在上世纪九十年代中后期才逐渐实用化。

较早开发出接近实用的高压共轨系统的是意大利FIAT公司。而德国RobertBosch公司从FIAT公司购买了共轨UNIJET系统的技术后，又投入巨资开发。1997年发表CR型高压共轨系统，在Daimler－Benz公司的OM611型轿车柴油机上匹配成功。

CR系统采用二通高速电磁阀、径向柱塞供油泵，主要用于轿车柴油机，其技术关键是实现预喷射的小升程（0.05mm）球阀、电容放电式高电压驱动电路和电容快速充电技术。

日本DENSO公司1991年初步发表ECD－U2高压共轨系统，96年在日野J系列柴油机上匹配成功。

ECD－U2高压共轨系统采用三通高速电磁阀（也有用二通的）、三桃凸轮驱动2缸直列供油泵，主要用于中型柴油机。

其技术关键是三角型和靴型喷油规律及三桃凸轮制造技术。

德国MTU公司和L’Orange公司也开发了高压共轨系统，并匹配于其4000及8000系列柴油机。

他们的系统采用二通高速电磁阀、多凸轮径向柱塞高压泵，面向重型柴油机。

其技术关键是喷油器，他们的喷油器中带有使针阀缓慢抬起的中间阀。

英国LUCAS公司也在1998年推出了LDCR型高压共轨系统。

该系统采用二通高速电磁阀、内凸轮径向柱塞供油泵，高速电磁阀采用平衡结构的锥阀，只需很小电磁力，电磁阀安排在喷油器体内部针阀上部，结构紧凑。

其技术关键是平衡式针阀的加工制造技术。

从基本原理上讲：

高压共轨喷射系统将高压油的产生和喷油控制分别独立进行，高压油存在一个可以控制压力的共轨管内，而喷油量、喷油时间等参数直接由装在各个气缸上的喷油器控制。因此，共轨喷射系统的喷油压力、喷油正时、喷油速率都柔性可调。

初期预研系统是由意大利FIAT公司在二十世纪八十年代设计的。该公司将该技术的生产特许权卖给德国Bosch公司，后者则花了三年时间进行生产准备。到二十世纪九十年代中后期，共轨喷射系统正式进入了实用化阶段，越来越多的汽车生产厂商开始应用共轨喷射系统。

第二节 产品特点及应用领域分析

1、产品特点

其主要特点可以概括如下：

共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构；而且共轨腔内是持续高压，高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。

通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可以根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节，尤其优化了发动机的低速性能。

通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时，喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。

高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。

预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机工作比较缓和，同时缸内温度降低使得NOx排放减小。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。

主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期，使燃烧在发动机更有效的曲轴转角范围内完成，提高输出功率，减少燃油消耗，降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢排放。

2、应用情况

2005年12月30日，北京率先实施国三排放标准。2006年7月31日，上海公交、出租车行业新车实施国三排放标准。2006年9月1日，广州开始实施国三排放标准。2010年，全国已全面实施国三排放标准。

排放标准的提升推动了发动机技术的发展。对于柴油发动机，由于目前大部分还是机械式燃油系统，且柴油机直喷技术发展历程较短，因而为满足排放标准要求，重新设计发动机已成为燃眉之急。在这种形势下，在1997年，由德国博世公司与奔驰公司联合开发了高压共轨技术。

据悉，目前世界上主要有三大公司在研发和生产柴油机高压共轨系统，日本电装、德国博世和美国福特。今天在欧洲，众多品牌的轿车都配有共轨柴油发动机，可以使轿车以更低的排放、更好的燃油经济性和低噪声运行。这项技术现在主要被应用在奔驰、奥迪等品牌车型上。这直接导致高压共轨发动机“出身高贵”。

据了解，由于高压共轨系统强大的技术潜力，目前德国博世高压共轨电控系统最新一代的已经是发展到了第3代，可以使柴油发动机以更低的排放、更好的燃油经济性和低噪声运行，被国内专家一致认为目前水平最高、将来会占统治地位的一种电控系统。其喷油器的特殊设计，可实行灵活的多次喷射，且喷射压力可在不同转速和负荷条件下任意调节，给发动机带来的好处是极为理想的指标。由于电控高压共轨系统可被轻易地安装到各类不同的发动机中，并提供了更广阔的扩展功能和在燃烧过程设计上更大的自由度。势必掀起一场中国皮卡市场发动机的大改革。

目前，在国内轿车和重型卡车柴油机上，高压共轨电控技术也已得到批量应用。江铃、庆铃等几个品牌也推出了采用柴油共轨系统的汽车，但价格不菲。

面对“高端动力、高贵价格”这样的市场状况，国内一些主流皮卡汽车厂家开始加大在高压共轨柴油发动机方面的研发投入。吉奥?大财运就是根据市场需求推出的具有“高压共轨技术为动力核心”的特加长皮卡。该皮卡柴油系列发动机采用世界先进的德国博世高压共轨技术和涡轮增压中冷技术，设计先进，动力强劲，能提供95马力和225N.m扭矩，综合工况下百公里油耗不足7升。价格方面8万左右，属在同类产品中价格最低，而其2.035米的特制加长货厢设计属于国内首创，比普通皮卡货厢长出0.5米。为之配置的宽大厚实的龙门架和隐藏式捆绑钩装置，在保证足够的动力前提下，加长货箱极大地提高了大财运的载货能力。普通皮卡一次拉不完的或者无法装载的物件，大财运或许就能轻松搞定，一次性拉完，极大的降低了运营成本。

强劲的动力、强大的载货能力、轿车的舒适性以及合理的价位，使得吉奥?大财运具有同类产品不可比拟的“超高性价比”。虽然高压共轨发动机出身的高贵，但在国内主流皮卡厂家的推动下，使其能够被中国老百姓买得起，也乐意买。高压共轨柴油发动机逐渐成为皮卡消费市场的主流。

第三节 产业链概述

一、在产业链中的位置

高压共轨产品的关键部件有高压油泵、电控单元和传感器、共轨管、喷油器，该产品主要用于柴油机，因此，高压共轨产品在整个产业链中处于中游。

二、相关行业简述

1、柴油机发展情况

根据中国汽车工业协会统计，2010年全年，我国车用柴油机产销分别达393.6万台和399万台，产销量双双突破历史纪录。在中国汽车工业协会统计的25家柴油机企业中，月均销量在1万台以上的企业有10家，与重卡行业一样，在柴油机行业的集中度也比较高，产销量前10名的企业2010年共计销售柴油机343万台，占行业比重为85.92%。前5家企业全年共计销售柴油机243万台，占行业比重60.87%。其中，玉柴、一汽、潍柴分别以年销量75.5万台、53.5万台和44.7万台位居前三，所占市场份额为43.49%。

产量方面，广西玉柴虽然仍以64.8万台高居榜首，但比2009年66.38万台的总量少产出1.58万台。生产量较大的企业（年产量高于5万台）中，长城汽车（年度增长率112.43%）、山东莱动（82.43%）、东风汽车股份（77.30%）、潍柴控股（71.27%）、中国重汽（58.78%）和江西江铃（55.99%）的表现较好；昆明云内则出现了较大的负增长（-24.77%）。

2011年全国经济增长势头已然放缓，柴油机企业的销售与其自配套的商用车销售有直接的利害关系。随着以平抑房价为目标的一系列调控措施的出台，固定资产投资将受到影响，与之密切相关的重卡行业，尤其是工程车的需求，将出现下滑，相关柴油机企业也将受到影响。

2011年难以延续2010年的高增长已是业界普遍的共识。

面对紧缩的2011年，二三线城市及农村经济的快速上升以及节能与新能源汽车政策的出台，却带来了发展的希望，只要政策因素变动不大，一个稳步增长的2011年柴油发动机市场依旧值得期待。

2、汽车工业发展情况

2010年，在国家扩内需、调结构、促转变等一系列政策措施的积极作用下，我国汽车工业延续2009年发展态势，保持平稳较快发展。汽车产销快速增长，自主品牌市场份额提升，汽车出口逐步恢复，大企业集团产销规模整体提升，市场需求结构进一步优化，汽车工业产业结构调整加快。

1）汽车产销量双超1800万辆，产销量世界第一

2010年，我国汽车市场呈现高开稳走态势，产销量月月超过100万辆，平均每月产销突破150万辆，全年累计产销超过1800万辆，刷新全球历史纪录。

据中国汽车工业协会统计，我国全年累计生产汽车1826.47万辆，同比增长32.4％，销售汽车1806.19万辆，同比增长32.4％，产销同比增长率较2009年分别下降了15.9和13.8个百分点。其中，乘用车产销1389.70万辆和1375.78万辆，同比增长33.8%和33.2%，产销同比增长率较2009年下降了20个百分点；商用车产销436.76万辆和430.41万辆，同比增长28.2%和29.9%，销量同比增长较2009年提高1.5个百分点。

2010年12月，汽车产销分别完成186.48万辆和166.67万辆，同比增长22%和18%。2010年1～4季度，我国汽车销量同比增长分别为72.5%、29.0%、16.0%和23.2％。

2）1.6升及以下排量乘用车市场稳定发展

2010年上半年，受车辆购置税减征政策力度减弱影响，1.6升及以下排量乘用车市场占有率逐月回落，7月其乘用车市场占有率为65％，较2009年下降5个百分点。2010年下半年，在节能汽车推广政策的作用下，小排量乘用车市场占有率逐步回升。2010年，1.6升及以下排量乘用车全年共销售945.92万辆，同比增长31.8%；占乘用车销售市场的68.8％，较2009年下降1个百分点；占汽车销售市场的52.4%，与2009年相比基本持平。

3）自主品牌汽车保持良好发展态势，市场份额继续提高

2010年，自主品牌乘用车销售627.3万辆，占乘用车销售市场的45.6％，市场份额同比提高1.5个百分点。轿车销售949.43万辆，其中自主品牌轿车销售293.3万辆，占轿车市场的30.9%，市场份额同比提高1个百分点，较排名第二的日系车高出8个百分点。

4）汽车下乡使千万户农民得实惠，改善农民生产生活条件

2010年，全国共有270家汽车摩托车生产企业与财政部、工业和信息化部签订汽车摩托车下乡协议。汽车10000多个车型、摩托车11000多个车型参加汽车摩托车下乡活动。

据财政部统计，截至2010年12月底，汽车下乡政策实施22个月，全国已补贴下乡汽车摩托车1791.47万辆，兑付补贴资金265.67亿元；其中，汽车补贴499.69万辆，摩托车补贴1291.78万辆。2010年，全国补贴下乡汽车摩托车1208.47万辆，兑付补贴资金178.87亿元；其中，汽车补贴332.69万辆，摩托车补贴875.78万辆。

5）节能汽车全面推广，汽车产品升级换代提速

2010年，我国汽车产品燃料消耗量公示制度全面建立。工业和信息化部“轻型汽车燃料消耗量通告”系统发布了12批“轻型汽车燃料消耗量通告”，累计发布152家企业、11124条轻型汽车燃料消耗量数据，在中国境内市场上销售的所有轻型汽车(包括进口轻型汽车)燃料消耗量情况都可通过“轻型汽车燃料消耗量通告”查阅。

2010年6月，“节能产品惠民工程”节能汽车推广政策实施。截至2010年年底，发改委、工信部、财政部发布四批节能汽车推广目录，共37家企业272个车型纳入节能汽车推广目录。2010年下半年，纳入节能汽车推广目录车型共生产168.07万辆，占同期乘用车整体产量的24％，占有率较2009年提高17个百分点。

6）节能与新能源汽车示范推广全面推进，技术法规进一步完善

2010年，公共服务领域节能与新能源汽车示范推广城市从2009年的13个城市扩大到25个城市，6个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。截至2010年年底，共有54家汽车生产企业的190个车型列入《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》，2010年，以上车型年产量为7181辆车。

《电动汽车传导充电用连接装置》、《电动汽车动力蓄电池结构型式及尺寸》等一批重要标准通过审查或发布，对电动汽车应用及充电基础设施建设具有重要促进作用，进一步建立健全新能源汽车技术标准体系。

7）企业经济效益持续向好，技术改造和技术研发投入能力提高

2010年1～11月，全国汽车行业规模以上企业累计实现主营业务收入3.9万亿元，同比增长38.8%；累计实现利润总额3314亿元，同比增长66.8%；累计实现利税总额5119亿元，同比增长54.8%。

2010年1～11月，17家重点企业（集团）累计完成工业增加值3987.45亿元，同比增长45.4％；累计实现主营业收入1.9万亿元，同比增长41.5％；累计实现利润总额1884.23亿元，同比增长77.2％，增幅同比提高13.4个百分点；累计实现利税总额3073.66亿元，同比增长58％，增幅同比提高5个百分点。

8）大企业集团产销规模整体提升，产业集中度进一步提高

2010年，4家汽车生产企业（集团）产销规模超过200万，其中上汽集团汽车销量突破300万辆，达到355.84万辆，东风、一汽和长安分别达到272.48万辆、255.82万辆、237.88万辆。上述4家企业（集团）2010年共销售汽车1122.02万辆，占汽车销售总量的62.1%，汽车产业集中度同比略有上升。

我国汽车销量前十名的企业集团共销售汽车1559.61万辆，占汽车销售总量的86.3%。

9）汽车进出口市场发展态势良好，进口大幅增长

2010年，我国汽车整车累计出口54.49万辆，同比增长63.94%，其中乘用车出口28.29万辆，同比增长89.18%；商用车出口26.19万辆，同比增长43.28％。1～11月，汽车整车累计进口72.76万辆，同比102.73％。

2010年1～11月，全国汽车商品累计进出口总额为975.42亿美元，同比增长58.69%。其中进口金额507.74亿美元，同比增长76.79%，出口金额467.68亿美元，同比增长42.82%。




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