WP.10柴油機Bosch係統油路詳解

　　

       下文將以濰柴WP10.336(排量10L、功率 336PS)柴油機為例,對Bosch在中國（guó）運用最廣泛的平台CRSN2-16共軌係（xì）統的油路（lù）進行詳細（xì）講解。CRSN2-16係統適用於中重型商用車,係統最（zuì）高壓 力可達160MPa,可滿足國III、國IV等排放標準。該（gāi）係（xì）統采用了CRIN2-16型噴油器,可選裝三種高壓油泵：

      CPN2-16雙（shuāng）缸（gāng）直列式高壓泵,機油潤滑,集成齒輪輸油（yóu）泵；

      CP3.3N-16/18三缸徑（jìng）向（xiàng）柱塞高壓泵, 集成齒輪輸油泵（bèng）；

      CB28-18直列式（shì）高壓泵;可以選（xuǎn）用HFRN-16/18熱鍛共軌或者LWRN-16激光焊接軌;

      可以選用EDC7適用於中重（chóng）型商（shāng）用車（chē）,可直接發動（dòng）機安裝,EDC16適用於乘（chéng）用車和輕中型商用車,底盤安裝以（yǐ）及EDC17博世最新一代全（quán）球化平（píng）台,可集成DCU的全部功能。

     

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

 

一、低壓油路

       低壓油路又可分為（wéi）進油油路及回（huí）油油路。

        進油（yóu）油路:輸油泵將（jiāng）柴油從油箱中抽出經過柴油 粗濾器(帶（dài）油水分離器)過濾後（hòu）,再次經過燃油細濾器 過濾,此時油路分（fèn）成兩部分,一部分經過進油計量閥 計（jì）量後送至高壓（yā）油泵柱塞腔（qiāng）,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（liàng）閥的輸（shū）入 端壓力恒定。

 

       該發動機的電控單元直接安裝在（zài）缸體上,基於ECU散熱考慮,ECU下（xià）方安裝了一個焊接座,利用經過（guò）燃油粗濾器的燃油（yóu）流過（guò）該焊接（jiē）座的空 腔,然後（hòu）流入輸油泵,通（tōng）過流動的燃油,給ECU散熱。

 

        回油油路:6個噴油器的回油總管、共軌限壓閥的回油管都（dōu）接到高壓油泵的（de）回油管接頭上（shàng）,然後（hòu）一起通過總回油管回到油箱。

 

 1.濾（lǜ）清器

        為了增強濾清（qīng）效果,濰（wéi）柴（chái）WP10.336柴（chái）油機采用 了兩級串聯式濾清器,其中（zhōng）燃油粗濾器帶有油水（shuǐ）分離器且其上端蓋有（yǒu）手油泵和放氣（qì）螺釘,其下端裝有燃油含水率傳感器。

2.輸油泵

       輸（shū）油泵（bèng）的作用是將燃油從油箱吸入,過濾後將燃油提供給進（jìn）油計量閥,計量（liàng）後再送至柱塞腔。

       由於濰柴WP10.336柴油機為重（chóng）型柴油機,為了滿足油門踏板最大開度時噴油量（liàng）的需要,該柴油機采用了ZP5型齒輪式兩級輸油泵。輸油泵集成在高壓油泵（bèng）上,位於高壓（yā）油泵的（de）後端。輸油泵的一級主動齒輪通過半圓鍵與（yǔ）高壓油泵的凸輪軸相連接,並用螺釘緊固。

 

     輸油泵的（de）一（yī）級主動齒輪為內齒輪,共37個（gè）齒,一（yī）級從動齒輪為外齒輪,共13個齒;輸油泵的一級從動齒輪（lún）同軸連接了輸油泵的二級（jí）主動齒輪(外齒 輪,10個齒（chǐ）),二級從動齒輪也是外齒輪, 10個（gè）齒。

 

       輸油泵一級傳動的傳動比（bǐ） 為13:37,二級傳動的傳動比為1:1,總傳動比為13:37。由此可見,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（cǎi）用（yòng）二（èr）級傳（chuán）動,輸油（yóu）量可以有很大的提 高。

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

                                       

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

                                

       當輸（shū）油泵的燃油壓出端壓力過大時（shí）,溢流閥打開,使燃油壓出端與 燃油吸入端短接,從而防止由（yóu）於壓力過高而造成燃油（yóu）細濾器破裂（liè）;旁通閥的主要作用是當用手油泵泵油時,旁通閥打開,向柱塞腔提供燃油通道,發動機正（zhèng）常（cháng）工作（zuò）時,旁（páng）通閥關閉。                        

                                 

       輸油泵（bèng）後端蓋上有輸油泵進油口（kǒu）(來（lái）自 燃油（yóu）粗濾（lǜ）器)和輸油（yóu）泵出油口(到燃油細濾 器),並有向上（shàng）的安裝（zhuāng）標記,原因 在於進油節流孔直（zhí）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（jìn）油計量閥（fá）

 

      進油計量（liàng）閥用三個螺釘安（ān）裝在高壓油泵的進（jìn）油（yóu）位置, 用（yòng）於調整進入柱塞的燃油（yóu）供給量,從而調節共軌的燃油壓力值。ECU根據加速腳踏板（bǎn）位置傳（chuán）感器、增 壓壓力及溫度傳感器、凸（tū）輪軸位置傳感器、 曲軸位置傳感器等（děng）信號,確定高壓共軌內的 燃油壓力,並通過占（zhàn）空比（bǐ）PWM信號調節進 油計量閥,實現對共軌壓力的控製。共軌壓（yā） 力傳感器實時監測共軌（guǐ）內燃油壓力,並將（jiāng）信 號提供給發動機控製單元,發動機控製單元 再對進油計量閥實施反饋控（kòng）製,最終（zhōng）實（shí）現（xiàn）對 共軌壓力的閉環控製。

       Bosch EDC7係統進油計量（liàng）閥采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（zuì）大。進油計量閥的供（gòng）油特 性如圖11所（suǒ）示。進油計量閥采用（yòng）進油端調節 軌壓的方（fāng）式,避免了燃油的（de）不必要壓縮（suō）所造 成的（de）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,回油閥與進油計（jì）量閥的 油路並聯,其作用是（shì）確保（bǎo）進油計 量閥入口處的燃油壓力（lì）保持恒定,這也（yě）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（kǒng）,其中, 進油孔的燃油來自輸油（yóu）泵加（jiā）壓後且經過 細濾器過濾後的燃油,當進油壓力超過設定值時,燃油壓力克服回油閥內的彈簧彈 力,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 回油閥的正常工作。

                                          

       若（ruò）回油閥因各種原因卡死（sǐ）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的燃油量（liàng）減少,使共軌壓力不足,對發動機的性（xìng）能有很大的影響, 甚至造成發動機不能啟動。

 5.零供油節流（liú）閥

       在進油計量閥與（yǔ）柱塞腔（qiāng）之間的進油通 道（dào）上,設置了零供油節流閥,其（qí） 作用是將（jiāng）燃（rán）油中空氣及時排出,防止進入 柱塞腔以及當發動機熄火後,將管路（lù）中的 燃油（yóu）及時回流至油箱。

二、高壓油路

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

1.高壓（yā）油泵

      濰柴WP10.336柴油機采用了CPN2.2 高壓油泵,最高壓力可達160MPa。該高壓 油泵為雙缸直列柱塞式,采用（yòng）機油潤滑。

      CPN2.2高壓油泵主要由殼體、前後端 蓋、凸輪（lún）軸、2個滾輪總成及2個供油單元構成,同時還集成了齒輪式輸油泵、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（de）進油（yóu）、回油油道以及機油的潤滑油道。兩個垂直空腔安裝供油單（dān）元及（jí）滾輪總成,下部空腔安 裝凸輪軸及前、後（hòu）端蓋。殼體正麵部分（fèn）有一塊銘牌,其上有一組十（shí）位數的編碼,為 Bosch的訂貨號,用於（yú）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,用於支撐高壓油泵（bèng）凸輪軸前（qián） 端;其外側內端麵安裝了油封、內側（cè）外端 麵安裝了O型圈用於機油的密封。前端蓋（gài）用 4個螺釘固（gù）定在高壓油泵殼體的前端麵。

 

       後（hòu）端蓋由鑄鐵材料製成（chéng）,其內部安裝 了滑動軸承,用於（yú）支撐高壓油泵凸輪軸後（hòu） 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。後端蓋內側與高壓油（yóu）泵殼體相連 接,外側與輸（shū）油（yóu）泵殼體連接。

 

(3)凸輪軸（zhóu）

       凸輪軸采用鋼製材料製成,軸上有（yǒu）兩 個（gè）凸輪,每個凸輪有三個相（xiàng）同（tóng）的輪廓型線, 共計有6個相同的輪廓型（xíng）線在圓周方向呈 60°間隔角均布。凸輪軸（zhóu）每轉動 一（yī）圈,驅動柱塞進油、出油各6次,6個相 同的輪廓型線在圓周方向上呈60°均布, 可以使（shǐ）高壓油泵向共（gòng）軌的供油更均勻。

                                                

      凸輪軸的前、後端軸頸分別（bié）支撐在 前、後（hòu）端蓋上,采用（yòng）滑動軸承,機油潤滑。 凸輪軸前端的錐麵軸頸通過鍵與高壓油（yóu）泵正 時齒輪連接,後端的圓柱麵軸（zhóu）頸通過鍵與輸 油泵一級主動齒輪及凸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（chéng）由滾輪體（tǐ）、滲 碳滾輪銷、滾（gǔn）輪(大、小滾（gǔn）輪各1個)等組成。 滾輪由凸（tū）輪軸的凸輪驅動,在柱塞彈簧的彈力作用 下,使滾輪與凸輪軸的凸輪始終保持接觸狀（zhuàng）態,滾輪 體（tǐ）上端驅動柱塞。

 

(5)供油單（dān）元

       共有兩組供油單元,每組供油單元由柱塞（sāi）、柱塞 套、進油閥（fá）總成、出油閥總成及出油閥緊（jǐn）座等組成。進、出油閥總成安裝在柱塞套與出油閥緊座之間的空腔（qiāng）內,每組供油單（dān）元用（yòng）兩個螺（luó）釘固定在高油泵的殼體上。

 

1柱塞

     為了提高柱塞的（de）耐磨性,其外表麵采用滲碳處 理,表（biǎo）麵呈黑色。柱塞上端（duān）的外圓柱麵與柱塞套精密 配合,柱（zhù）塞下端卡（kǎ）在彈簧座槽中,並（bìng）在柱塞（sāi）彈簧的作 用下與滾輪體可靠接觸。

 

2柱塞套

       柱塞（sāi）套的2個O型圈之（zhī）間的外圓柱麵（miàn）上,有兩個 小孔:A孔和B孔。A孔（kǒng）為泄油（yóu）孔,與柱（zhù）塞套下半部分 內腔的環槽相通,其作用是（shì）將（jiāng）柱塞與柱塞套（tào）之間泄漏 的燃油返回到進油端;B孔為進油孔,進（jìn）油計量（liàng）閥計 量後的燃油通過高壓油泵殼體內部油道送至B孔,經B 孔及其內部的進油閥進入柱塞（sāi）腔。柱塞套內部空腔安 裝進（jìn）、出油閥總成,並由出油閥緊座緊固（gù）。

 

3進油閥總成

      進油閥總成由進油閥、進油（yóu）閥體、進 油閥（fá）彈簧等組成。進油閥體的（de）外（wài）圓柱麵上 有進油孔,與柱塞套進油（yóu）孔B相通;進油閥 體垂直（zhí）方（fāng）向（xiàng）上有2個油孔,與柱塞腔相通; 進油閥體上端麵有兩個定位銷安裝孔,通 過（guò）定位（wèi）銷與出油閥總成連接並定位。在發動機不工作時,進油閥在進油閥彈簧的作 用下保持關（guān）閉。

 

 4出油閥（fá）總成（chéng）

        出油閥總成由出油閥、出油閥體、出 油閥彈簧等組成。出油閥體下端麵有兩個 定位（wèi）銷（xiāo）安裝孔,通過定位銷與進油閥總成 連接並定（dìng）位。發動機不啟動時（shí）,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

        凸輪軸的轉動是通過滾輪總成使柱塞 上（shàng）下運動,完成燃（rán）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,滾輪總成及柱塞也 向下運動,柱塞（sāi）上端的燃油壓力減小,經 過（guò）進油計量閥（fá）計量後的燃油經過高壓油泵 內（nèi）部油道,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,燃油進（jìn）入柱（zhù）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上運動,柱塞上端 的燃油壓力（lì）增大,使進油閥（fá）首先關閉,隨 著柱塞繼（jì）續上移,燃油壓力不（bú）斷提高, 當壓力超過出油閥彈簧彈力時,出油閥打 開,加壓後的燃油被送到共軌,完成燃油 的加壓過（guò）程（chéng）。

                                     

2.共軌

       濰柴WP10.336柴油機采用了LWR型 激光焊接共軌,共軌前端（duān）安裝了共（gòng）軌（guǐ）壓力 傳感器,後端安裝了限壓閥,共軌與噴（pēn）油 器高壓油管的接頭內部裝有流量限製（zhì）器。

(1)共軌（guǐ）壓力傳感（gǎn）器

         共軌（guǐ）壓（yā）力傳感器由焊接在壓力裝置上 的集成傳感器部（bù）件、裝有電子檢測回路的 印刷電路板和裝有電（diàn）子插入式連線的傳（chuán）感 器外殼等組（zǔ）成。

        燃油（yóu）通過共軌上的孔流向（xiàng）共軌（guǐ）壓力傳 感器,燃油壓力作用在傳感（gǎn）器（qì）膜片上。將 壓力信號轉（zhuǎn）換為（wéi）電信號的傳感器部件(半導 體裝置)也安裝在此（cǐ）膜片上,傳感器產生的 信號被輸入一個用於放大（dà）拾取信號並將它 送入ECU的檢測回路中（zhōng）。

 

共軌壓力傳感器（qì）的工作過程（chéng）:共軌（guǐ）壓力作用在膜片（piàn）上,導致膜片形（xíng）狀發生變化,膜片形狀變化時,連接於膜片的電阻 值也將（jiāng）改變（biàn）,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 0~70mV(與共軌壓力有關),並且被（bèi）放（fàng）大（dà） 電路增幅至（zhì）0.5~4.5V。

(2)限壓閥

       限（xiàn）壓閥（fá）為（wéi）一機械式閥門（mén）,壓力過大時,限壓閥將（jiāng）打開回油通道,來限製最大 共軌壓力,限壓閥允許的（de）瞬時最大共軌壓 力為係（xì）統的額（é）定壓力加5MPa左右。

(3)流量限製器

         流量限製器的金屬外殼兩端有（yǒu）外螺 紋,上端擰在（zài）共軌上,下端用來擰入噴油 器的進油管。外殼兩（liǎng）端有孔,分別與（yǔ）共軌 及噴油器進油管相通。流量限製器內部（bù）有 一個活塞,一根彈簧將此活塞向（xiàng）共（gòng）軌方向 壓緊。活塞上的縱向（xiàng）孔連接進油孔和出油 孔,縱向孔直徑在末（mò）端是縮小的,具有精 確計量節流孔的作用。

                                                

      流量限製器的作用是防（fáng）止噴油（yóu）器可能 出現持續噴油的現象。為此,當共軌流出 的油量超（chāo）過最大流量時（shí）,流量（liàng）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（zhǔn）3型6孔式噴油器,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總成（chéng）等組成（chéng）。噴油器（qì）上有一組十位數的編碼,為Bosch的訂貨號（hào）,用於（yú）購買配件時使用。

 

(1)噴油器（qì）體

         噴油器體是噴油器的基礎件,其下端安裝孔（kǒng）式噴油嘴總（zǒng）成,液壓伺服（fú）係統及電 磁閥總（zǒng）成（chéng）安裝在噴油器體上部的空腔內, 其上半部有進油孔和回油孔,外圓（yuán）柱麵（miàn）上 有一個密封的（de）O型（xíng）圈,其內（nèi）部有進油及回油 油道。

                 

(2)孔式噴油嘴（zuǐ）總成

         孔式噴油嘴總（zǒng）成由針閥、針（zhēn）閥（fá）體、針 閥彈簧、彈簧座及（jí）噴油嘴螺紋套等組成。針閥的工作麵采用滲碳處理（lǐ）,針閥 與傳統柴油機的噴油器針閥類（lèi）似,帶有承 壓錐麵和密封錐麵。針閥體上端麵有進油 孔及2個定位銷孔,通（tōng）過定位銷（xiāo）定位,安裝 後確（què）保針閥體上的（de）進油孔與噴油器體上的 進油孔對齊,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 閥彈簧及彈簧座等固定在噴油器體下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電磁閥總（zǒng）成由電（diàn）磁閥、電（diàn）磁閥彈簧（huáng）、電樞軸、電樞軸盤及複位彈簧等（děng）組成。電磁閥總（zǒng）成（chéng）上端有兩個電接線柱(接線 時,不需要區分位置),兩接線柱中間為一 絕緣體。電磁閥內（nèi）部空（kōng）腔內安裝了電磁（cí）閥 彈（dàn）簧、電樞（shū）軸、電樞盤（pán）及複位彈簧（huáng）。電磁 閥由發動機電控單元通過占空比PWM信號（hào） 控製,通過較高的電壓(接近100V)驅動, 實現大的驅動電流(實現電樞軸迅（xùn）速抬（tái）起)。采用電（diàn）源電壓(24V)驅動（dòng）時,是為了實現（xiàn）維持電流(基於節能考慮)。

        發動機控製（zhì）單（dān）元通過對（duì）噴油器電磁閥 的控製,來實現對噴油正時、噴油量以及 噴油（yóu）規律(預噴+主（zhǔ）噴)的控製。

 

(4)液壓伺服係統

                

      液壓伺服係統由（yóu）球閥、球（qiú）閥座（zuò）、控（kòng）製 活（huó）塞及推杆等組（zǔ）成（chéng）。球閥安裝在 控製活塞回油節流孔的上端,其上端（duān）與球 閥座接觸,球閥座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（yòng）下（xià）, 電樞軸與球閥座、球閥座與球閥能（néng）夠（gòu）可靠 接觸,使回油節流孔保持關閉。控製活（huó）塞 上（shàng）有進油節流孔及（jí）回油（yóu）節流孔,進油節流 孔與噴油器的進油道相通。推杆上（shàng） 端安裝在控製活塞的內部空腔中,下端與 針閥接觸。

               

(5)噴油器（qì）的工作過程

        當噴油器的（de）電磁閥（fá）不（bú）通電時,電樞軸 在彈簧的作用下,將球閥座及（jí）球閥（fá）壓在控 製活塞的回油節流孔上,使回油節流孔關 閉,作用在液壓伺服（fú）係統中推杆頂部的壓 力大於作用在針閥承壓麵上的壓力,再加 上針閥彈簧向下的彈力作用,針閥被迫進 入閥座,將高壓油（yóu）道（dào）與燃燒室隔離,噴油 器不噴油。

       當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略微升起, 使（shǐ）回（huí）油節（jiē）流孔打開,針閥控製腔的壓力減 小（xiǎo）,作用在液壓伺服係統中推杆頂部的壓 力（lì）也隨之下降。一（yī）旦壓力小於作用於噴油嘴針閥承壓麵上的（de）壓力時,針閥上升,燃 油經噴油嘴噴（pēn）孔噴入燃燒（shāo）室（shì）。此外,噴油 器內部泄漏的燃油,通（tōng）過噴油器回油管和 共軌的回油管（guǎn）一起接到高壓油泵的回（huí）油管 處,匯總後經一根總的回油管一起流回燃 油箱。