电控高压共轨燃油系统为蓄压式共轨系统，该系统主要由燃油箱、柴油滤清器、供油泵（包括内置式输油泵）、高低压燃油管、油轨、电控喷油器和ECU等组成。图2-108所示为燃油系统基本工作原理框图。各主要零部件的结构与原理如下。
图2-108 共轨燃油系统工作原理框图
1.摆动式燃油泵
装在高压泵内，由凸轮轴驱动，从油箱吸出柴油，经柴油滤清器后，送入高压泵柱塞内。图2-109所示为摆动式燃油泵的构造及作用。
图2-109 摆动式燃油泵的构造及作用
2.高压泵
电装公司的供油泵从20世纪90年代开始研发，到2001年是第一阶段，也即第一代产品，主要有直列泵型的HP0型供油泵系列。HP0系列供油泵有HP0—UHD、HP0—HD和HP0—MD型，也包括ECD—U2（P）型。电控共轨系统使用的HP2型供油泵，供油压力从1998年之前的120MPa到2000年以后提高到145MPa。
从2002年开始到2006年是第二阶段，即第二代产品，其特征是HP0系列供油泵的供油压力提高到180MPa，推出了ECD—U2（P）用的转子式供油泵—HP3和HP4，在转子式供油泵中全部采用进油计量，供油压力均为180MPa。
1）任务。供油泵的主要作用是将低压燃油加压成高压燃油，并将高压燃油供给并储存在共轨内，等待ECU的喷射指令。供油压力可以通过压力限制器进行设定，所以，在共轨系统中可以自由地控制喷油压力。
HP0系列供油泵的主要特征如下。
①可靠性高。可以满足高供油压力的要求：第一阶段，120～140MPa；第二阶段，160～180MPa；采用机油润滑，使用寿命长，使用过程中故障少。
②效率高。因为采用电磁阀控制预行程，只对需要的供油量做功，不必对多余的燃油进行加压；实现同步控制，一副柱塞偶件用三个凸轮完成压油。
③成本低。不同的发动机可以选用不同的供油泵。一般说来，大型柴油机选用类似于直列泵的供油泵，小型柴油机可以选用类似于分配泵的转子式供油泵。
2）供油泵结构与原理。图2-110所示为HP0系列供油泵的外形。其各部件的结构与工作原理如下。
输油泵，位于高压油泵的左侧，与高压油泵集成在一起，提供高压油泵一定压力的燃油。
图2-110 HP0型供油泵的构造
燃油计量单元（PCV电磁阀）为压力控制阀，高压油轨内的压力因供油、渗漏、回油等因素导致压力波动，通过压力控制阀可保持压力的稳定。该阀实际为一执行器，在断电状态下，靠弹簧作用力，阀处于全开状态；当通电后电磁阀动作，克服弹簧力，将阀关闭。在柴油机起动或运转时，根据ECU的指令来控制电磁阀的动作，保证高压油轨内压力稳定在规定要求。
凸轮轴位置传感器用于判断发动机第1缸压缩上止点的到来时刻，作为喷油的基准信号，在曲轴转速传感器故障时可以维持发动机跛行功能。
供油泵产生的高压燃油经共轨分配到各个气缸的喷油器中，燃油压力由设置在共轨内的压力传感器检出，反馈到控制系统，并使实际压力值和事先设定的、与发动机转速和发动机负荷相适应的压力值始终一致。
HP0型直列式供油泵结构和传统的直列式喷油泵相似，通过凸轮和柱塞机构使燃油增压，各柱塞上方配置供油阀。凸轮有单作用型、双作用型、三作用型和四作用型等多种；采用三作用型凸轮可使柱塞单元减少到1／3。向共轨中供油的频率应和喷油频率相同，这样可使共轨中的压力波动平稳。HP0型供油泵的基本工作原理如图2-111所示。
高压泵的工作过程如下。
①当柱塞下行，PCV控制阀保持打开状态，低压燃油经控制阀被吸入柱塞上方，如图2-111a所示。
②即使柱塞上行，但PCV控制阀中尚未通电，控制阀仍处于开启状态，原来被吸入的柴油并未升压，会经PCV控制阀被压回低压腔，如图2-111b所示。
图2-111 供油泵的工作原理（HP0）
③ECU计算出满足必要的供油量时，适时地向PCV控制阀供电，控制阀关闭，切断回油流路，柴油被柱塞压缩，柱塞腔内燃油增压，因此，高压燃油经出油阀（单向阀）压入共轨内，如图2-111c所示；控制阀开启后的柱塞行程与供油量对应。因此变化PCV的通电时间，即可改变送油量，则供油量随之改变，从而可以控制共轨压力。
④凸轮越过最大升程后，则柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压力降低；这时出油阀关闭，压油停止；控制阀处于断电状态，控制阀开启，低压燃油再度被吸入柱塞上方，恢复到图2-111d所示状态。
由以上说明可以得知，PCV控制阀调节送出的柴油量，以调整共轨内的油压，故控制阀通电时间的长短，即可控制共轨内压力的大小。
特别值得指出的是，在HP0型供油泵中，PCV控制阀采用螺旋形磁铁，取代了传统的菱形磁铁，使得结构得到改善，性能提高。
电装公司的第二代供油泵采用转子式，如图2-112所示。
HP4型转子式供油泵的体积更小、结构更加紧凑，采用进油计量法。HP3型和HP4型供油泵的设计充分考虑到标准化，两种供油泵的零部件通用化率达到80％。供油部分基本是通用的，充分考虑到生产工艺性；2缸和3缸形成系列，如图2-113所示。
图2-112 HP4型转子式供油泵的构造
3.燃油压力控制阀
1）任务。燃油压力控制阀（PCV）的作用是根据ECU送来的控制信号，用于调整共轨内的燃油压力，使供油阀在适当的时刻开启或关闭来控制供油量，最终控制共轨内的燃油压力。
2）结构与原理。电装公司ECD—U2系统的供油泵燃油压力控制阀的安装位置和外形如图2-114所示。燃油压力控制阀（PCV）的工作原理已在供油泵工作原理中介绍，这里不再赘述。
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图2-113 HP3型和HP4型供油泵的标准化设计
图2-114 供油泵上控制阀的位置与外形
a）供油泵控制阀的安装位置 b）供油泵控制阀（PCV）
4.电控喷油器
1）任务。ECU依据各种传感器及开关信号，控制电控喷油器在正确时间喷油，喷射正确的柴油量，以达到正确的出油率以及良好的雾化效果。
2）结构与原理。图2-115所示为电装公司二通阀电控喷油器的结构，可分为二通电磁阀（双向电磁阀）、液压活塞和喷油器三部分。
图2-115 电控喷油器的结构
电磁阀受电控单元（ECU）的控制改变油腔内压力，以控制喷油开始及喷射结束时刻，如图2-116所示。量孔用以限制喷油嘴针阀打开的速度，以调节出油率；液压活塞用以传送从控制油腔来的压力给喷油嘴针阀；而喷油嘴则用以使柴油雾化，功能与传统式喷油嘴相同。
喷油器电磁阀的阀门部分由两个阀所组成，如图2-117所示。内阀固定，外阀可以滑动，两个阀精密装配在同轴上，电磁阀受电控单元（ECU）控制，一般有三个过程。
①不喷射。当电磁阀不通电时，阀弹簧力及液压力使外阀向下，外阀座封闭，由于共轨高压经量孔1进入控制油腔，故喷油嘴针阀在关闭状态，此时不喷油，如图2-117a示。
②开始喷油。当电磁阀通电时，电磁吸力使外阀向上，外阀座打开，控制油室内柴油从量孔2流出，喷油嘴针阀向上，开始喷射柴油，如图2-117b所示。接着出油率逐渐增加，直至达最大出油率。
图2-116 喷油器电磁阀ON和OFF时的作用
a）喷射开始（电磁阀有电） b）喷射结束（电磁阀断电）
图2-117 电磁阀的构造与喷油器的作用
a）不喷射 b）开始喷射 c）结束喷射
③结束喷油。当电磁阀断电时，阀弹簧力及液压力使外阀向下，外阀座封闭，此时由共轨来的高压柴油，立即进入控制油腔，使喷油嘴针阀向下，结束喷油行程，如图2-117c所示。
电控喷油器中由电磁阀直接控制喷油始点、喷油间隔和喷油终点，从而直接控制喷油量、喷油时间和喷油率。电控喷油器实际上完成了传统喷油装置中的喷油器、调速器和提前器的功能。
图2-118所示为二通阀式喷油器的喷油量特性曲线。图中表明脉宽和每循环喷油量的关系：在不同的喷油压力下，脉宽相同，喷油量不同；喷油压力越高，喷油量越大。但是，图2-118a和图2-118b相比，带补偿电阻的喷油器和不带补偿电阻的喷油器的喷油量有一定的区别。显然，带补偿电阻的电控喷油器喷油量特性的线性度提高了，分散度降低了。
图2-118 喷油量特性曲线
a）不带补偿 b）带补偿
5.共轨
1）任务。高压共轨管的作用是将供油泵提供的高压燃油稳压后，分配到各喷油器中，起到蓄压器的作用。它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力振荡，使高压油轨中的压力波动控制在5MPa之下。但其容积又不能太大，以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化；将高压油泵输出的高压油蓄积在共轨油腔内，维持ECU所设定的共轨压力；向各缸喷油器供应高压燃油。
2）结构与原理。高压共轨管上装有波动阻尼器、压力限制阀、流量限制阀（每缸一个）和共轨压力传感器，如图2-119所示。各零件结构与工作原理如下。
图2-119 高压共轨的构造
①流量限制阀。流量限制阀或称流动缓冲器，也有称波动阻尼器的，在油轨的上部有6个流量限制阀，分别与6个缸的高压油管相连。
当某一缸的高压油管有泄漏或喷油器故障而导致燃油喷射量超过限值时，高压柴油施加在活塞上，使活塞与钢珠向右移，钢珠与座接触，封闭柴油通道，切断该缸的燃油供应，如图2-120所示。
图2-120 流量限制阀的构造与工作原理
a）发动机熄火时 b）阻尼作用时 c）过量柴油的不正常流动时
②轨压限制阀。当共轨压力超过共轨管所能承受的最高压力时140MPa，轨压限制阀会自动开启，将共轨压力降低到约30MPa时，压力限制阀的阀门关闭，如图2-121所示。
③轨压传感器。共轨压力传感器为半导体式压力传感器，当油压变化时，半导体电阻发生改变，输出电压与油压成正比，油压越高，输出电压也越高。
图2-121 轨压限制阀的构造与作用
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