WP.10柴油機Bosch係統油（yóu）路詳解

　　

       下文將以濰柴WP10.336(排量10L、功率 336PS)柴油機（jī）為例,對Bosch在中國運用最廣泛的平台CRSN2-16共軌係統的油路進行詳細（xì）講解（jiě）。CRSN2-16係統適用（yòng）於中重型商用車,係統最高壓 力可達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雙缸直列式高壓泵,機油潤滑（huá）,集成齒輪輸油泵；

      CP3.3N-16/18三缸徑向柱塞高壓泵, 集（jí）成齒輪輸油泵；

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

      可以（yǐ）選（xuǎn）用EDC7適用於中重型商用車,可直接（jiē）發動機安裝,EDC16適（shì）用於乘用車和輕中型商用車,底盤安裝以及EDC17博世最新一代全球化（huà）平台,可（kě）集成DCU的全部功（gōng）能。

     

      濰柴WP10.336柴油機的燃油管路,可 以分為低壓油路和高壓油路兩部分（fèn）。

 

一、低壓油路

       低壓油路又可分為進油（yóu）油路（lù）及回油油路。

        進油油路:輸油泵將柴油從油箱中（zhōng）抽出經過柴油 粗濾（lǜ）器（qì）(帶油水分離器)過濾後（hòu）,再次經過燃油細濾器 過濾,此時油（yóu）路分成兩部分,一（yī）部分經過進油計量閥 計量後送至高壓油泵柱塞腔,另一部分送至回油閥, 回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。

 

       該發動機的電（diàn）控單元直接安裝在（zài）缸體上,基於ECU散熱（rè）考慮,ECU下方安裝了一個焊接座,利用經過燃油粗濾器的燃（rán）油流過該焊接座的空（kōng） 腔,然後流入輸油泵,通過（guò）流動的燃油,給ECU散熱。

 

        回油油路:6個噴油器的回油總管、共軌限（xiàn）壓閥的回油（yóu）管都接到（dào）高（gāo）壓油泵的回油管接頭上（shàng）,然後一起通過總回油管回（huí）到油箱。

 

 1.濾清（qīng）器

        為了增強濾清（qīng）效果,濰柴WP10.336柴油機采用 了（le）兩級串聯式濾清器,其中燃油粗濾器帶有油水分離器且（qiě）其上端蓋有手油泵和放（fàng）氣螺釘（dìng）,其下端裝有燃油含水（shuǐ）率傳感器。

2.輸油泵

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

       由於濰柴WP10.336柴油機為重型柴油機,為了滿足油（yóu）門踏板最大開（kāi）度時噴油量的需要,該柴油機采用了ZP5型齒輪式兩級輸油泵。輸油泵集成（chéng）在高壓油泵（bèng）上,位（wèi）於高壓油泵的後（hòu）端（duān）。輸油泵的一（yī）級主動齒輪（lún）通過半圓鍵與高壓油泵的凸輪軸相連接,並用螺釘緊固。

 

     輸油（yóu）泵的一級主（zhǔ）動齒輪為內齒輪,共37個齒（chǐ）,一級從動齒輪為外齒輪,共13個齒;輸（shū）油泵的一級從動齒輪同（tóng）軸連接了輸油泵的二（èr）級主動齒輪(外齒 輪（lún）,10個齒),二（èr）級從動齒輪也是外齒輪, 10個齒。

 

       輸油泵一級傳動的傳動（dòng）比 為13:37,二級傳動的（de）傳（chuán）動比為1:1,總傳動（dòng）比為13:37。由此可見（jiàn）,輸油泵的轉速可 以達到高壓油泵凸輪軸轉速的2.85倍,通 過采用二級（jí）傳（chuán）動,輸油量可（kě）以有很大（dà）的提 高。

      輸油泵一級主動齒輪及凸（tū）輪軸位置傳 感器信號輪為整體式,由半圓鍵與（yǔ）高壓油 泵凸輪軸相連接。凸（tū）輪（lún）軸位置（zhì）傳感器信號 輪采用凸齒式,其齒數為缸數+1個（gè）,共7 個,其中（zhōng）6個信號齒為圓周方向120°均 布,增加了一個判缸齒,用於確定1缸壓縮 上止（zhǐ）點位置（zhì）。凸輪軸位置傳感器為霍爾式。

                                       

       輸油泵殼體集成了溢流閥和旁通閥總成,溢流閥總成由鋼球、彈簧（huáng）及緊固螺釘組成;旁通閥總成由柱塞、彈簧及緊固螺釘組成。

                                

       當輸油泵的燃油壓出端壓力過大時,溢流（liú）閥打開（kāi）,使燃（rán）油壓出端與 燃油吸（xī）入端短接,從而防止由於壓力過高而造成（chéng）燃油細濾器破裂（liè）;旁通閥的主要作用是（shì）當用手油（yóu）泵泵油時,旁通（tōng）閥打開,向柱塞腔提供燃油通道,發（fā）動機正常工作時,旁通閥關閉。                        

                                 

       輸油泵後端蓋上有輸油泵進油口(來（lái）自 燃油粗濾（lǜ）器)和輸（shū）油泵出油（yóu）口(到燃油細濾 器),並有向上的安裝標（biāo）記,原因 在於進油節流孔直徑較（jiào）小,而出油口直徑 大。輸油泵總（zǒng）成用4個螺釘（dìng）固定在高壓（yā）油泵 殼體（tǐ）後端。

                                                                    

3.進油計量閥

 

      進油計量閥（fá）用三個螺釘安裝在高壓油泵（bèng）的進油位置, 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（tà）板位置傳感器、增 壓（yā）壓力（lì）及溫度傳感器、凸輪軸位置傳感器、 曲（qǔ）軸位置傳感器等信號（hào）,確定高壓共軌內的（de） 燃油壓力（lì）,並通過占空比PWM信號調節進（jìn） 油計量閥,實現對共軌壓力的控製。共軌壓 力傳感器（qì）實時監測共軌內燃油壓力,並將信 號提供給發動（dòng）機（jī）控製單元,發動機控製單元 再對進油計量閥實施反饋控製,最（zuì）終實現對（duì） 共軌壓力的閉環控（kòng）製。

       Bosch EDC7係統進油計量閥采（cǎi）用進油端調節共軌壓力的方式,當進油計量閥不 通電時,其開度最大。進油計量閥的供油特 性如圖11所示。進油計量閥采用進油端調節 軌壓的方（fāng）式,避免了燃油的不必要壓縮所造 成的發動機功（gōng）率（lǜ）耗損以及燃油溫度的升（shēng）高。

       

4.回油閥

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

 

       回油閥上共有3個孔,其中, 進油孔的燃油來（lái）自輸油泵加壓後且（qiě）經過 細濾器過濾後的燃油,當（dāng）進油壓力超過設定（dìng）值時,燃油壓力克服回油閥內的彈簧（huáng）彈 力（lì）,回油孔打開,將燃油經回油管流回油箱。

                                        

       另外,還（hái）設置了（le）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 回油閥的正常工作。

                                          

       若回油閥因（yīn）各種原因卡死在常回油的 位置,會造成回油量過大以及經過進油計量閥進入柱塞腔（qiāng）的燃油量減少（shǎo）,使共軌壓力不足,對發動機的性能有很大的影響, 甚至造成發動機不能啟動。

 5.零供油節（jiē）流閥

       在（zài）進油（yóu）計量閥與柱塞（sāi）腔之間的進油通 道上,設置了零供油（yóu）節流閥,其 作用是將燃油中（zhōng）空氣及時排（pái）出,防止進入 柱塞腔（qiāng）以及當發動機熄火後,將管路中的 燃油及時回流至油箱。

二（èr）、高壓油路

        高壓油（yóu）泵的柱塞將燃油加壓後通過2根 高壓油管接到共軌上,共軌（guǐ）上（shàng）有6根高壓油 管(長度相等)將高壓油送至（zhì）噴油器。

1.高壓油泵

      濰柴WP10.336柴油（yóu）機采用了CPN2.2 高壓油泵（bèng）,最高壓力可達160MPa。該高壓 油泵為雙缸直列柱（zhù）塞（sāi）式,采用機油潤滑。

      CPN2.2高壓油泵主要由殼體、前後端 蓋、凸輪軸、2個滾輪總成及2個供（gòng）油單元構（gòu）成,同時（shí）還（hái）集成了齒輪（lún）式（shì）輸油泵、進油計 量閥、凸輪軸位置傳感器等。

 

(1)殼體

        殼體是高壓油泵的基礎件,由鋁合 金鑄造而成。其內部包含燃油的進油（yóu）、回油油道以及機（jī）油的潤滑油道。兩個垂直空腔安裝（zhuāng）供（gòng）油單元及滾輪總成,下（xià）部空腔安 裝凸輪軸及前、後端蓋。殼體正麵部分有一塊銘牌（pái）,其上有一組十位數（shù）的編碼（mǎ）,為 Bosch的訂貨號,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（yā）油泵凸（tū）輪軸前 端;其外側內端麵安裝了油封（fēng）、內側外（wài）端 麵安裝了O型圈用於機油（yóu）的密封。前端（duān）蓋用 4個螺釘固定在（zài）高壓油泵殼體的前端麵。

 

       後端（duān）蓋由鑄鐵材料製成（chéng）,其內部安裝 了滑動軸承,用於支撐高壓油泵凸輪軸後 端,其內側外端（duān）麵安裝了O型圈用於機油 的密封,後端蓋上有凸輪軸位置傳感器的 安裝孔（kǒng）。後端蓋內側與高（gāo）壓油泵殼體相連（lián） 接,外側與輸油（yóu）泵殼體連接。

 

(3)凸（tū）輪軸（zhóu）

       凸輪軸采用鋼（gāng）製材料製成（chéng）,軸上有兩 個凸輪,每個凸輪（lún）有三個相同的輪廓型線, 共計（jì）有6個相同的輪廓（kuò）型線（xiàn）在圓周方向（xiàng）呈 60°間隔（gé）角均（jun1）布。凸輪軸每轉動 一圈（quān）,驅動柱（zhù）塞進油（yóu）、出（chū）油各6次,6個相 同的輪（lún）廓型線在圓周方向上呈60°均布, 可以使高壓油泵向共軌的供油更均勻。

                                                

      凸輪軸的前（qián）、後端軸（zhóu）頸分別支撐在 前、後端蓋上,采用滑動軸承,機油潤滑。 凸輪軸前端的錐（zhuī）麵軸頸通過鍵（jiàn）與高壓油泵正 時齒輪連接,後端的圓柱麵軸頸通（tōng）過鍵與輸 油（yóu）泵一級主動齒輪及凸（tū）輪軸位置傳感（gǎn）器信號 輪相連接。

 

(4)滾輪總成

         共有兩組滾輪總（zǒng）成,每個滾輪總成由滾輪體、滲 碳滾輪銷、滾輪(大、小滾輪各1個)等（děng）組成。 滾輪由凸（tū）輪軸的凸輪驅動,在柱塞彈（dàn）簧的彈力作用 下,使滾輪與凸輪軸的凸輪始終保（bǎo）持接觸狀態,滾輪 體上端驅動柱塞。

 

(5)供油單元

       共有兩組供油單元,每組供油單（dān）元由柱塞、柱塞 套、進油（yóu）閥總成、出油閥總成（chéng）及出油閥緊座等組成（chéng）。進、出油閥總成安裝在柱塞套與出油閥緊座之間的空腔內,每組供油單元（yuán）用兩個螺釘固定在（zài）高油泵的殼體上。

 

1柱塞

     為了提高柱（zhù）塞的耐磨性,其外表麵采用滲碳處 理,表麵呈黑色。柱塞上端的外（wài）圓柱麵與柱塞套精密 配（pèi）合,柱（zhù）塞下端卡在彈簧座槽（cáo）中,並在柱塞彈簧的作 用（yòng）下與滾輪體可靠接觸。

 

2柱塞套

       柱塞套的2個O型圈之間（jiān）的外圓柱麵（miàn）上,有兩個 小孔:A孔和B孔。A孔為（wéi）泄油孔,與柱塞套下半部分 內腔的環槽（cáo）相通,其作用是將柱塞與柱塞套之間泄漏 的燃油返（fǎn）回到進油端;B孔為進油孔,進油計量閥計（jì） 量後的燃油通過高壓油泵殼體內部油道送至B孔,經B 孔及其內部的進（jìn）油閥（fá）進入柱塞腔。柱塞套內部空腔安 裝進（jìn）、出油閥總成（chéng）,並由出油閥緊座緊固。

 

3進油閥總成

      進油閥總（zǒng）成由進油閥、進油閥（fá）體、進 油（yóu）閥彈簧等組成。進油閥體的外圓柱麵上 有進油孔,與柱塞（sāi）套（tào）進油孔B相通;進油閥 體垂直方向上有2個油孔,與柱塞腔相通; 進油閥體上端麵有兩個（gè）定位銷安裝孔,通 過定位銷與出油（yóu）閥總成連接（jiē）並定位。在發動機（jī）不工作時,進油閥在進油閥彈簧的作 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）下端麵有兩個 定位銷安裝孔,通過定位銷與（yǔ）進油閥總（zǒng）成 連接並（bìng）定位。發動機不啟動時,出油（yóu）閥（fá）在 出油閥彈簧作用（yòng）下保持關閉。

 

(6)燃油吸入和加壓過程

        凸輪軸的轉動是通過滾輪總成使柱塞 上下運動,完成燃油的吸入和加壓過程。

       當柴油（yóu）機帶動高壓油泵凸輪軸轉動 時,隨著凸輪（lún）的下降,滾輪總成及柱塞也（yě） 向下運動,柱塞上端的（de）燃（rán）油壓力減小,經 過進油計量閥計量後的燃油經過高壓油泵 內部油道,通過柱塞套的B孔、進油閥的進 油孔（kǒng）,克服進油閥彈（dàn）簧向下的（de）彈力（lì）,使進 油（yóu）閥抬起並打開,燃油進入柱塞腔,完成 燃油的吸入過程。

                  

       當凸輪軸轉動時,隨著凸輪的上（shàng）升, 驅（qū）動滾輪總成及柱塞向上運動,柱塞上端 的燃油壓力（lì）增大,使進油閥首先關閉,隨（suí） 著柱塞繼續上移,燃油壓力不（bú）斷提（tí）高, 當壓力超過（guò）出油閥（fá）彈（dàn）簧彈力時,出油（yóu）閥打 開,加壓後的（de）燃油被送（sòng）到共軌,完成燃油 的加壓（yā）過程。

                                     

2.共軌

       濰柴WP10.336柴油機采用了LWR型 激光焊接共（gòng）軌（guǐ）,共軌前端安裝了共軌壓（yā）力 傳感器,後端安裝了限壓閥,共軌與噴油 器高壓油管的接頭（tóu）內部裝有流量（liàng）限製器。

(1)共軌壓力傳感器

         共（gòng）軌壓力（lì）傳感器（qì）由焊接在壓力裝置上 的（de）集成傳感器部（bù）件、裝有電子檢測回路的 印刷電（diàn）路板和裝有電（diàn）子插入式連線的傳感（gǎn） 器外殼等組（zǔ）成。

        燃油通過共軌上的孔流向共軌壓力傳 感器,燃（rán）油壓力作用在傳感（gǎn）器膜片上。將 壓力信號轉（zhuǎn）換為電信號的傳感器部件(半導 體（tǐ）裝置)也安（ān）裝在此膜片上,傳感器產生的 信號被輸入一個用於放大拾取信號並將它 送入ECU的檢測回路（lù）中。

 

共軌壓力傳感（gǎn）器的工作過程:共軌壓力作用在（zài）膜片上,導致膜片形（xíng）狀發生變化,膜片形狀變化時,連接（jiē）於膜片的電阻 值也將改變,改變的電阻值將引起通過5V 電橋電壓的變化,信號電壓的變化範圍為（wéi） 0~70mV(與共軌壓力有關),並且被放（fàng）大 電路增幅至0.5~4.5V。

(2)限壓閥

       限壓閥為一機械式閥門,壓力過大時,限壓閥將打開回油通（tōng）道,來限製最大（dà） 共軌壓力,限壓閥允許的瞬時最大共軌（guǐ）壓 力（lì）為係統的額定壓（yā）力加5MPa左右。

(3)流量限製器

         流量限製器的金屬外殼（ké）兩端有外螺 紋,上端擰在共（gòng）軌上,下端用來擰入噴油 器的進油（yóu）管。外殼兩端有孔,分別與共（gòng）軌 及（jí）噴油器進油管（guǎn）相通。流量限製器內（nèi）部（bù）有 一個活（huó）塞,一根彈簧將此活塞（sāi）向共軌（guǐ）方向 壓緊。活塞上的縱向孔連接進油孔和出油 孔,縱向孔直徑在末端是縮小的,具有精 確計量節流孔的（de）作用。

                                                

      流量限製器的作用是防止噴油器可能 出現持（chí）續噴油的現象。為此,當共（gòng）軌流出 的油量超過最大（dà）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（wéi）柴（chái）WP10.336柴油機采用了CRIN2 標準3型6孔式噴（pēn）油器（qì）,噴油器由噴油器 體、孔式噴油嘴總成、液壓伺服係統以及電磁閥（fá）總成等組成。噴油器上有一組十位數的編碼,為Bosch的訂貨號（hào）,用於購買配件時使（shǐ）用（yòng）。

 

(1)噴油器體

         噴油器體是噴油器的基礎件,其下端安裝孔式噴油嘴總成,液壓伺服係統及電 磁閥總成安裝在噴油器（qì）體上部的空腔內, 其（qí）上半部有進油孔和回（huí）油孔,外圓（yuán）柱麵上 有一個密封的O型圈,其內部有進油及回油 油道。

                 

(2)孔式噴油嘴總成

         孔式噴（pēn）油嘴總成（chéng）由針閥、針閥體、針 閥彈簧、彈（dàn）簧座及噴油嘴螺紋套等組成。針閥的工作（zuò）麵采用滲碳處理,針閥 與傳統柴（chái）油機的噴油器針閥（fá）類似,帶有承（chéng） 壓（yā）錐麵（miàn）和密封錐麵。針閥體上端麵有進（jìn）油 孔及2個定位銷孔,通過定位銷定位（wèi）,安裝 後確保針閥體上的（de）進（jìn）油孔與噴油器體上的 進油孔對齊,在針閥彈簧的作用（yòng）下,針閥 關（guān）閉。噴（pēn）油嘴螺（luó）紋套將針閥、針閥體、針 閥彈簧及（jí）彈簧座等固定在噴油器體下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電磁閥總成（chéng）由（yóu）電磁閥、電（diàn）磁閥彈簧、電樞軸、電樞軸盤（pán）及複位彈（dàn）簧等組成。電磁閥總成（chéng）上端有兩個電接線柱(接線 時（shí）,不需要區分位置),兩接（jiē）線柱中（zhōng）間為一 絕緣體。電磁（cí）閥內部空腔內安裝了電磁（cí）閥 彈簧（huáng）、電樞軸、電樞盤及複位彈簧。電磁（cí） 閥由發動機電（diàn）控單（dān）元通過占空（kōng）比PWM信號 控製,通過較高的電壓(接近100V)驅動, 實現大的驅（qū）動電流(實現（xiàn）電樞軸迅速抬起（qǐ）)。采用電源電（diàn）壓（yā）(24V)驅動時,是為了實（shí）現維持電流(基於節能考（kǎo）慮)。

        發動機控製單元通（tōng）過對噴（pēn）油器電磁（cí）閥 的（de）控製,來實現對（duì）噴（pēn）油正（zhèng）時、噴（pēn）油量以及（jí） 噴油規律(預噴+主噴)的控製。

 

(4)液壓伺服係統

                

      液壓伺服係統由球閥、球閥座、控製（zhì） 活塞及推杆（gǎn）等組成。球閥安裝在 控製活塞回油節流孔的上（shàng）端,其上端與球 閥座接觸,球閥座與電磁閥總成的電樞軸 接觸,在電（diàn）磁閥彈簧向下的彈力作用下（xià）, 電樞軸（zhóu）與球閥座、球（qiú）閥座與球閥能夠可靠 接（jiē）觸,使回油節流孔保（bǎo）持（chí）關（guān）閉。控製活塞 上有進油節流孔及回油節流孔,進油節流 孔與噴油（yóu）器（qì）的進油道（dào）相通。推杆上 端安（ān）裝在控製（zhì）活塞的內部空腔中,下端與 針閥接觸。

               

(5)噴油（yóu）器的工作過程

        當噴（pēn）油器的電磁閥不（bú）通（tōng）電時,電樞軸 在彈簧的作用下（xià）,將球（qiú）閥座及球（qiú）閥壓在控 製活塞的回油節流孔上,使（shǐ）回油節流孔關 閉,作用在液壓伺服（fú）係統中推杆頂部的（de）壓 力大於（yú）作用在針閥承壓麵（miàn）上的壓（yā）力（lì）,再加 上針閥（fá）彈簧向下的彈力作用,針（zhēn）閥（fá）被迫進 入閥座,將高壓油道與燃燒室隔離,噴油 器不噴油。

       當（dāng）噴油器的電磁閥通電時,電樞軸克 服彈簧的彈力將球閥座及球閥（fá）略微升起, 使回油節流孔打（dǎ）開,針閥控製腔的壓力減 小,作用在液壓（yā）伺服係統（tǒng）中推杆頂部（bù）的壓 力（lì）也隨之下降。一旦壓力（lì）小（xiǎo）於作用於噴油嘴針閥承壓麵上的壓力時,針閥上（shàng）升,燃 油經噴油嘴（zuǐ）噴（pēn）孔（kǒng）噴入燃燒室。此外,噴油（yóu） 器內部（bù）泄漏的燃油,通過噴油器回油管和 共（gòng）軌的回油管一起接到高壓油泵的回油管 處,匯總後經一根總的回油管一起流回燃 油箱。