WP.10柴油機Bosch係統油路（lù）詳解

　　

       下文將以濰柴WP10.336(排量10L、功率 336PS)柴油機為例,對Bosch在中國運用（yòng）最廣（guǎng）泛的平台CRSN2-16共軌係統的油路進行詳細講解。CRSN2-16係（xì）統適用於中重型商用車（chē）,係統最高壓 力（lì）可（kě）達160MPa,可滿足國III、國IV等排放標準。該係統采用了CRIN2-16型噴油器,可選裝三種高壓油泵：

      CPN2-16雙缸（gāng）直列式高壓（yā）泵（bèng）,機油潤滑,集成齒輪輸油泵；

      CP3.3N-16/18三缸徑向（xiàng）柱塞（sāi）高壓泵, 集成（chéng）齒輪輸油（yóu）泵；

      CB28-18直列（liè）式高壓泵;可以選用HFRN-16/18熱鍛共軌或者LWRN-16激光焊接軌;

      可以選用EDC7適用（yòng）於中重型商用車,可直接（jiē）發動機安（ān）裝,EDC16適用（yòng）於乘用車和輕（qīng）中型商用車,底盤安裝（zhuāng）以及EDC17博世最新一代全球化（huà）平（píng）台,可集成DCU的全（quán）部功能。

     

      濰柴WP10.336柴油機的燃油管路（lù）,可 以分為（wéi）低壓油路和高（gāo）壓油路兩部（bù）分。

 

一、低壓油路

       低壓油路又可分為進油油路及回油油路。

        進油油路:輸油泵將柴油從油箱中抽出經（jīng）過柴油 粗（cū）濾（lǜ）器(帶油水分離器)過濾後,再次經過燃油細濾器 過濾,此時油路分成兩部分,一部分經過進油計量閥 計量後送至高壓油泵柱塞（sāi）腔,另一部分送至回油閥, 回（huí）油閥與進油計量閥並聯,以保證進油計量閥的輸入 端壓力恒定（dìng）。

 

       該發動機的電控單元直接（jiē）安裝在缸體上,基於ECU散熱考（kǎo）慮,ECU下方安裝了一個焊接座（zuò）,利用經過（guò）燃油粗濾器的燃油流過該焊接座的空（kōng） 腔,然後流入輸油泵,通過流（liú）動的燃油（yóu）,給ECU散熱。

 

        回油油路:6個噴（pēn）油器的回油總管、共軌限壓閥的回（huí）油管都接到高壓油泵的回油管接頭上,然（rán）後一起通過總回油管回（huí）到油箱。

 

 1.濾清器（qì）

        為了增強濾清效果,濰柴WP10.336柴油機采用 了兩級串聯（lián）式（shì）濾清器,其中燃（rán）油粗濾器帶有油水分離器且（qiě）其（qí）上端（duān）蓋有手油（yóu）泵和放氣（qì）螺釘,其下端裝有燃油含水率傳感器。

2.輸（shū）油泵

       輸油泵的作用是將燃油從油箱吸入,過濾後將燃油提供給進油計量閥,計量後再送至柱（zhù）塞腔。

       由於（yú）濰柴WP10.336柴油機為（wéi）重型柴油機,為了滿（mǎn）足油（yóu）門踏板最大開度時噴油量的需要,該柴油機（jī）采用了ZP5型齒輪式（shì）兩級輸油泵。輸油泵（bèng）集成在高壓油泵（bèng）上,位於高壓油泵（bèng）的後端。輸油泵的一級主動齒輪通過半圓鍵與高壓（yā）油泵的凸輪軸相連接,並（bìng）用螺釘緊固。

 

     輸油泵的一級主動齒輪為內齒輪,共37個齒,一級從動齒輪（lún）為外齒輪,共（gòng）13個（gè）齒（chǐ）;輸（shū）油泵的一級從（cóng）動齒輪（lún）同軸（zhóu）連接了輸油泵的二級主動齒輪(外齒（chǐ） 輪,10個齒),二級從動齒輪（lún）也是外齒輪（lún）, 10個齒。

 

       輸油泵一級（jí）傳動的傳動比 為13:37,二級傳動的（de）傳動比為1:1,總傳動比（bǐ）為13:37。由此可見,輸油泵的轉速可 以達到高壓（yā）油泵凸輪軸轉速的2.85倍,通 過（guò）采（cǎi）用二級傳動,輸油量（liàng）可以有很大的提 高。

      輸油泵一級主動齒輪及凸輪軸位（wèi）置（zhì）傳 感（gǎn）器信號輪（lún）為（wéi）整體式,由半圓（yuán）鍵與高壓油 泵凸輪軸相連（lián）接（jiē）。凸輪軸位置傳感器信號 輪采用凸齒式,其齒數為缸數+1個,共7 個,其中6個信號（hào）齒為圓周方向120°均 布,增加（jiā）了一個判缸齒,用於確定1缸壓縮 上止點位置。凸輪軸位置傳（chuán）感（gǎn）器為霍（huò）爾式。

                                       

       輸（shū）油泵殼（ké）體（tǐ）集成了溢流閥和旁通閥總成,溢流閥（fá）總成由鋼球、彈簧及緊固螺釘組成;旁（páng）通閥總成由柱塞、彈簧及緊（jǐn）固螺釘組成。

                                

       當輸油（yóu）泵的燃油壓出端壓力（lì）過大時（shí）,溢流閥（fá）打開,使燃油壓出端與 燃油吸入（rù）端短接,從而防止由於壓力過高而造成燃油細濾器破裂;旁通閥的（de）主要作用是當用（yòng）手（shǒu）油泵泵油時,旁通閥打開,向柱塞腔提供燃油通道,發動機正常工（gōng）作時,旁通閥關（guān）閉。                        

                                 

       輸油泵（bèng）後端蓋上（shàng）有輸油泵進油口（kǒu）(來自 燃油粗濾器)和輸油泵出油口(到燃油細濾 器),並有向上（shàng）的安裝標記,原因（yīn） 在（zài）於進油節流孔直徑較小,而出油口直徑 大。輸油泵總成用4個螺釘固定在高壓油泵 殼體後端。

                                                                    

3.進油計量閥

 

      進油計量閥用三個螺釘安裝在高壓油泵的（de）進油位置, 用於調整進入柱塞的燃油供給量,從而調節共軌的燃油壓力值。ECU根據加速腳踏板位置傳感器、增 壓壓力及溫度傳感器、凸輪軸位置傳感器、 曲軸位置傳感器等信號,確定高壓共軌（guǐ）內的 燃油壓力,並通（tōng）過占空比PWM信號調節進 油計量閥（fá）,實現對（duì）共軌壓力的控製。共軌壓 力傳感（gǎn）器實時監測共軌內（nèi）燃油壓力（lì）,並將信 號（hào）提供給發動機控製單元,發動機控（kòng）製單元 再對進油計量閥實施反饋控製,最終實現對 共軌壓（yā）力的（de）閉環控製。

       Bosch EDC7係統進油計（jì）量閥采用進（jìn）油端調節共軌（guǐ）壓（yā）力的方式,當進油計量閥不 通電時,其（qí）開（kāi）度最大。進（jìn）油計量閥的供（gòng）油特 性如（rú）圖11所示。進（jìn）油計量閥采用進油端調節 軌（guǐ）壓的方式,避免了燃油的不必要壓縮所造 成（chéng）的發動機功率耗損以及燃油溫度的升高。

       

4.回油閥

        回油閥通過螺紋安裝在高壓油泵的回 油位置,回油閥與（yǔ）進油計量閥的（de） 油路並聯,其作用是確保進油計 量閥入口處的燃油壓力保持恒定,這也是 保證共（gòng）軌係統正常工（gōng）作的先決條件。

 

       回（huí）油閥上共有3個孔（kǒng）,其中, 進油孔的燃油來自輸油泵加（jiā）壓後且經過 細濾（lǜ）器過（guò）濾後的燃（rán）油,當進油壓（yā）力超過設定值時,燃油壓力克服回油閥內的彈簧彈 力（lì）,回油孔打開,將燃油經回油管流回油箱。

                                        

       另外,還設置了泄油孔,其作用是將 回油閥內泄露的燃油及時排出,防止影響（xiǎng） 回油閥的正常工作。

                                          

       若回油（yóu）閥因各（gè）種原因（yīn）卡（kǎ）死在常回油的 位置（zhì）,會造成回油量過大以及經過進油計量閥進入柱塞腔的燃（rán）油量減少,使共軌壓力不足,對發動機的性能有很大的影響, 甚至造成（chéng）發動機不能啟動。

 5.零供油節流閥

       在進油（yóu）計（jì）量閥（fá）與柱塞腔之間的進油通 道上,設置了零供油節流閥,其（qí） 作用是將燃（rán）油中空氣及時排（pái）出,防（fáng）止進入 柱塞腔以及當發動機熄火後,將管路中的（de） 燃油及時回流至油箱。

二、高壓油路

        高壓油泵的柱塞將燃（rán）油加（jiā）壓後通過2根 高壓油管接到共軌上,共（gòng）軌上有6根高壓（yā）油 管(長度相等)將高（gāo）壓油送至噴油器。

1.高壓油泵

      濰柴WP10.336柴油機采用了CPN2.2 高壓油（yóu）泵,最高（gāo）壓力（lì）可達160MPa。該高壓 油泵為（wéi）雙缸直列柱塞式,采用（yòng）機（jī）油潤滑。

      CPN2.2高壓油泵主要（yào）由殼體、前後（hòu）端 蓋（gài）、凸輪軸、2個滾（gǔn）輪總成及2個（gè）供油單元構成,同時還集成了齒輪（lún）式輸油泵（bèng）、進油計 量閥、凸輪軸位置傳感器等。

 

(1)殼（ké）體

        殼體（tǐ）是高（gāo）壓油泵的基礎件,由鋁合 金鑄造而成。其內部包含燃油的進油、回油油道以及機（jī）油的潤滑油道。兩個垂直空腔安裝供（gòng）油單元及滾輪總成（chéng）,下部空腔安 裝凸輪軸及（jí）前、後端蓋。殼體正麵（miàn）部分有一塊銘牌,其上有一組十位（wèi）數的編（biān）碼,為 Bosch的訂貨（huò）號（hào）,用於購買配件時使用。

          

(2)前、後端蓋

        前端蓋由鋼製材料製成,其內部安裝 了滑動軸承,用於（yú）支撐高壓油泵凸輪軸前 端;其外側內端麵安裝了油封、內側外端 麵安（ān）裝了O型圈用於（yú）機油的（de）密封。前端蓋用 4個（gè）螺釘固定在高壓油（yóu）泵殼體的前端麵。

 

       後端蓋由鑄鐵材料製成,其（qí）內部安裝 了滑（huá）動軸承,用於支撐高壓油泵凸輪軸後 端,其（qí）內（nèi）側外端麵安裝了O型圈用於（yú）機油 的密封,後端蓋上有凸輪軸位置傳感器的（de） 安裝孔。後端蓋內側與高壓油泵殼體相連 接,外側與輸（shū）油泵殼體連接。

 

(3)凸輪軸

       凸輪軸采用鋼製材料（liào）製成,軸上有兩（liǎng） 個凸輪,每個（gè）凸（tū）輪有三個相同的輪廓型線, 共計有6個相同的輪（lún）廓型線在圓周方向呈 60°間隔角均布。凸輪軸每轉動 一圈,驅動柱塞進油、出油各6次,6個相 同的輪廓型（xíng）線（xiàn）在（zài）圓周方向上呈60°均（jun1）布, 可以使高壓油泵向共軌的（de）供油更均勻。

                                                

      凸輪軸的前、後端軸頸分別支（zhī）撐在 前、後端蓋上,采用滑動（dòng）軸承,機油潤滑。 凸輪軸前端的錐麵軸頸（jǐng）通過（guò）鍵與高壓油泵正 時齒輪連接,後（hòu）端的圓柱麵軸頸通過鍵與輸 油泵一級主動齒輪及凸（tū）輪軸位置傳感器信號 輪相連接。

 

(4)滾輪總成

         共有兩組滾輪總成,每個滾輪總成由（yóu）滾輪體、滲 碳滾輪銷、滾輪(大、小滾輪各1個)等組成。 滾輪由凸輪軸的凸輪驅動,在柱塞彈簧的彈力作用 下,使滾輪（lún）與凸輪軸的凸輪始終保持接觸狀態,滾輪 體上端驅動柱塞。

 

(5)供油單元

       共有兩組供油（yóu）單元,每組供油單元由柱塞、柱塞 套、進油閥總成、出油閥總（zǒng）成（chéng）及出油閥緊座等組（zǔ）成（chéng）。進、出油閥總成安裝在（zài）柱塞套與出油閥緊座之間的空腔內,每組供油單元用（yòng）兩個（gè）螺釘固定在高油（yóu）泵的殼體上。

 

1柱塞

     為了提高柱（zhù）塞的耐磨性（xìng）,其外表麵采用滲碳處 理,表麵呈黑色。柱塞上端（duān）的外圓（yuán）柱麵（miàn）與柱塞套精密 配合,柱塞下端卡在彈簧座槽中,並（bìng）在柱塞彈（dàn）簧的作 用下（xià）與滾輪體可靠接觸。

 

2柱塞套

       柱塞套的2個O型圈之間（jiān）的外圓柱麵上,有兩個 小孔:A孔和B孔（kǒng）。A孔為泄（xiè）油孔,與柱塞套下半部分（fèn） 內腔的環（huán）槽相通,其作用是將柱塞（sāi）與柱（zhù）塞套之間泄漏 的（de）燃油返回到進油端;B孔為進油孔,進油計量閥計 量後的燃油通過高（gāo）壓油泵殼體內部（bù）油道送至B孔,經B 孔（kǒng）及其（qí）內部的進油閥進入柱塞腔。柱塞套內部空腔安 裝進、出油閥總成,並由出油閥緊（jǐn）座緊固。

 

3進油閥總成

      進（jìn）油閥總成由進油閥、進油閥體、進 油閥彈簧等組成（chéng）。進油閥體的外圓柱麵上 有進油孔,與柱塞套進油孔B相通;進（jìn）油（yóu）閥 體垂（chuí）直方（fāng）向上有2個油孔,與柱塞腔（qiāng）相通（tōng）; 進油閥體上端麵有兩個定位銷安裝孔,通 過定位銷與出油閥（fá）總成連接並（bìng）定位。在發動機不工作時,進油（yóu）閥在進（jìn）油閥彈簧的作 用下保持關閉。

 

 4出油閥總成

        出油閥總成由出油閥、出油閥體、出 油閥彈簧等組成。出油閥體（tǐ）下端（duān）麵有兩個 定位銷安裝孔,通過定位銷與進油閥總成 連（lián）接並（bìng）定位（wèi）。發動機不啟動時,出油閥在 出油閥彈簧作用下保持關閉。

 

(6)燃油吸入和加壓過程

        凸輪（lún）軸（zhóu）的轉（zhuǎn）動是（shì）通過滾輪總成使柱塞 上（shàng）下運動,完成燃油的吸入和加壓過程。

       當柴油機帶動高壓油泵凸輪軸轉動 時,隨著凸輪的下降,滾輪（lún）總成及柱塞（sāi）也 向下運動,柱（zhù）塞（sāi）上端的燃油壓力減小,經 過進（jìn）油計量（liàng）閥計量後的燃油經過高壓油泵 內部（bù）油道（dào）,通過柱塞套的B孔、進油閥的進 油孔,克服進油閥彈簧向下的彈力,使進 油閥抬起並打開,燃油（yóu）進入柱塞腔,完成 燃油的吸入過程。

                  

       當凸輪軸轉動時,隨著凸輪的上升, 驅（qū）動滾輪總成及柱塞向（xiàng）上運動,柱塞上端 的燃油壓力增（zēng）大,使進油閥首先關閉,隨 著柱塞繼續上移,燃油壓力（lì）不（bú）斷提高, 當壓力超過（guò）出油閥彈簧彈（dàn）力時（shí）,出油閥打 開,加壓後的燃油被送到共（gòng）軌,完成燃油（yóu） 的加壓過程。

                                     

2.共軌

       濰柴WP10.336柴油機（jī）采用了LWR型 激光焊接共軌,共軌前端安裝（zhuāng）了共軌（guǐ）壓力 傳（chuán）感器,後端安裝了限壓閥,共軌與噴油 器高壓油管的接頭內部裝（zhuāng）有流量限製器（qì）。

(1)共軌（guǐ）壓力傳感器

         共軌壓力傳感器由焊接在壓力裝置上 的集成傳感（gǎn）器部件、裝有電子檢測回路（lù）的 印刷電（diàn）路板和（hé）裝（zhuāng）有電子插入式連線的（de）傳感 器外殼等（děng）組（zǔ）成。

        燃油通過共軌上的孔流向共軌壓力傳 感器,燃油壓力作用在傳感器膜片上。將 壓力信號轉換（huàn）為電信號的傳感（gǎn）器部件(半導 體裝置)也安裝在此膜（mó）片上,傳（chuán）感器產生的 信號被輸入一個用於（yú）放大（dà）拾取信號並將（jiāng）它 送入ECU的檢（jiǎn）測回路中。

 

共軌壓力（lì）傳感器的工作過程:共軌壓力作用在膜片（piàn）上,導致膜片形狀發生變化,膜片形狀變化時,連接於膜片的電（diàn）阻（zǔ） 值也將（jiāng）改變,改變的電阻值將（jiāng）引起通（tōng）過5V 電橋電壓的變化,信號電（diàn）壓的變化範圍為 0~70mV(與共軌壓力有關),並且（qiě）被放大 電路增幅至0.5~4.5V。

(2)限壓（yā）閥

       限壓閥為一機械式閥門,壓力過大時,限（xiàn）壓閥將打開（kāi）回油通道,來限製最大 共軌壓力,限壓（yā）閥允許的瞬時最大（dà）共軌壓 力為係統的（de）額定壓力加5MPa左右。

(3)流量限製器

         流量限製（zhì）器的金屬外殼（ké）兩端有外螺（luó） 紋（wén）,上端擰在共軌上（shàng）,下端用來擰入噴油 器的進（jìn）油管。外殼兩端有孔,分別與共軌 及噴油器進油管相通。流量限製器內部有 一個（gè）活塞,一根彈簧將此活塞向共（gòng）軌方向 壓（yā）緊。活塞（sāi）上的縱向孔連接進（jìn）油孔和（hé）出油 孔,縱向（xiàng）孔直徑在末端是縮（suō）小的,具有精 確計量節流孔的作用。

                                                

      流（liú）量限製器的作用是防（fáng）止噴（pēn）油器可能 出現持續噴油的現象。為此,當共軌（guǐ）流出 的油量超過最大流量時,流量限製器將自 動關閉流向相應噴油器的進油口,防止繼 續噴油。

3.噴油器

        濰柴WP10.336柴油機采用了CRIN2 標準3型6孔式噴（pēn）油器,噴油（yóu）器由噴油（yóu）器 體、孔式噴油嘴（zuǐ）總成、液壓伺服係統以及電磁閥總（zǒng）成等組成。噴油器（qì）上有一組十位數（shù）的編碼,為Bosch的訂貨號,用於購買配（pèi）件（jiàn）時使用。

 

(1)噴油器體

         噴油（yóu）器體（tǐ）是噴油器的（de）基礎件,其下端安裝孔式噴（pēn）油嘴總成（chéng）,液壓（yā）伺（sì）服係統及（jí）電 磁閥總成安裝（zhuāng）在噴油器體上部（bù）的空腔內, 其上半部有進油孔和回油孔,外（wài）圓柱麵上 有一（yī）個（gè）密封的O型圈,其內部有（yǒu）進油及回油 油道。

                 

(2)孔式噴油（yóu）嘴總成

         孔式噴（pēn）油（yóu）嘴總成由針閥（fá）、針閥體、針 閥彈簧、彈（dàn）簧座及（jí）噴油嘴（zuǐ）螺紋套等組成（chéng）。針閥的工作麵（miàn）采用（yòng）滲碳處理,針閥 與傳統柴油機的噴油器針閥類似,帶有承 壓錐（zhuī）麵和密封錐麵。針閥體（tǐ）上端麵有進油 孔及（jí）2個定位銷孔,通過定位銷定（dìng）位,安裝 後確保針閥體上的進油孔與噴油器體上（shàng）的 進（jìn）油孔對齊（qí）,在針閥彈簧的作用下,針閥 關閉。噴油嘴螺紋套將針閥、針閥體、針 閥彈簧及彈簧（huáng）座等固定在噴油器體（tǐ）下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電磁閥總成由電磁閥、電磁閥彈簧、電樞軸、電樞軸盤及複位彈簧等組（zǔ）成。電磁閥總成上端有兩個電接線柱(接線 時,不需要區分（fèn）位置),兩接（jiē）線柱中間為一 絕緣（yuán）體。電磁閥內部空腔內（nèi）安裝了電磁閥 彈簧、電樞軸、電樞盤及複位彈簧。電磁 閥（fá）由發動機電控單元通過占空比（bǐ）PWM信號 控製,通過較高的電（diàn）壓(接近100V)驅動, 實現大的驅動電流(實現電（diàn）樞軸（zhóu）迅速抬起)。采用電源電壓(24V)驅動時,是為了實現維（wéi）持電流(基於節（jiē）能考慮（lǜ）)。

        發動機控製（zhì）單元通過對噴油器電磁閥（fá） 的控製,來實現對噴油正時、噴油量以及 噴油規律(預噴+主噴（pēn）)的控製。

 

(4)液壓伺服係統

                

      液壓伺服（fú）係統由球閥、球閥座、控製 活塞及推杆等組成。球閥安裝（zhuāng）在 控製活塞回油節流孔的上端,其上端與球 閥（fá）座接觸,球閥座（zuò）與電磁閥總成的電樞軸 接觸,在電磁閥彈簧向下的彈力作用下, 電樞軸與（yǔ）球閥座、球（qiú）閥座與（yǔ）球閥能夠（gòu）可靠（kào） 接觸,使回油節流孔保（bǎo）持關閉。控製活塞（sāi） 上有進油節流孔及（jí）回油節（jiē）流（liú）孔,進油節流 孔與噴油器的進油道相（xiàng）通。推杆上 端安裝在控製活塞的內部空腔中,下端與 針閥接觸。

               

(5)噴（pēn）油器（qì）的工作過程

        當噴油器的電磁閥不（bú）通電時,電（diàn）樞（shū）軸 在彈簧的作用下,將球閥座及球閥壓在控 製活塞的回油節流孔上,使回（huí）油節流孔關 閉,作用在液壓伺服係統中推杆頂部的壓 力大於作（zuò）用在針閥承壓麵（miàn）上的壓力,再加 上針閥彈簧向下的（de）彈力作用,針閥被迫進 入閥座,將高壓（yā）油道與燃燒室隔離,噴油 器不噴（pēn）油。

       當噴油器的電磁閥通電時,電樞軸（zhóu）克（kè） 服彈簧的彈力將球閥座及球閥略微升起, 使回油節流孔打開,針閥控製腔的壓力（lì）減 小（xiǎo）,作用在液壓伺服係統中推杆（gǎn）頂部的壓 力也隨（suí）之（zhī）下降。一旦壓力小於作用於噴油嘴針（zhēn）閥承壓麵上的壓力時,針閥上升,燃 油經（jīng）噴油嘴噴孔噴入（rù）燃燒室。此外,噴油 器內部泄漏的燃（rán）油,通過噴油器回油管和 共軌的回油管一起接到高壓油泵的回油管 處,匯總後經一根（gēn）總的（de）回油管一起流（liú）回燃（rán） 油箱。