WP.10柴油（yóu）機Bosch係統油路詳解

　　

       下文將以濰柴WP10.336(排量10L、功率（lǜ） 336PS)柴油機為例,對（duì）Bosch在中國運用最廣泛的平台CRSN2-16共（gòng）軌係統的油路進行詳細講解。CRSN2-16係統適用於中重型（xíng）商用車,係統最高壓 力（lì）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（yóu）泵（bèng）：

      CPN2-16雙缸直列式高壓泵,機油潤滑,集成齒輪輸（shū）油（yóu）泵（bèng）；

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

      CB28-18直列（liè）式高壓（yā）泵;可以（yǐ）選用HFRN-16/18熱鍛（duàn）共軌或者LWRN-16激光焊接軌;

      可以選用EDC7適用於中重型商（shāng）用車,可直接發動機安裝,EDC16適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平台,可集成DCU的全部功能。

     

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

 

一、低壓油路

       低壓油路又（yòu）可分為進油油路及回油油路。

        進油（yóu）油路:輸油泵將柴油從油箱中抽出經（jīng）過柴油 粗（cū）濾器(帶油水分離器)過濾後（hòu）,再次經過燃油細濾器 過（guò）濾,此時油路（lù）分成兩部分,一部分（fèn）經過進油計（jì）量閥（fá） 計量後送至高壓油泵柱塞（sāi）腔,另一（yī）部分（fèn）送至回油（yóu）閥, 回油閥與進油計量閥並聯,以保證進油計量（liàng）閥的輸入 端（duān）壓力恒定。

 

       該發（fā）動機的電控單元直接安裝在缸體上,基於ECU散（sàn）熱考慮,ECU下方安裝了一個焊接座（zuò）,利用經過燃油粗濾器的燃油流過該焊接座的空（kōng） 腔,然（rán）後流入輸油泵,通過流動的（de）燃油,給ECU散熱。

 

        回油油路（lù）:6個（gè）噴油器的回油總管、共軌限壓閥的回油管都接（jiē）到高壓油泵的回油管接頭上,然後一起通過總回油管回到油箱。

 

 1.濾清器

        為了（le）增（zēng）強濾清效果,濰柴WP10.336柴油機采用 了兩級串聯式濾清（qīng）器,其中燃油（yóu）粗濾器帶有（yǒu）油水（shuǐ）分離器且其上（shàng）端蓋（gài）有手油泵和放氣螺釘,其下端裝有燃油含水率傳感器。

2.輸油（yóu）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（jì）量後再送至柱塞腔。

       由（yóu）於濰柴WP10.336柴油機為重型柴油機,為了滿（mǎn）足油門踏板最大開度時噴油量的（de）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上,位於高壓油泵的後端（duān）。輸油泵的一級主動齒輪通過半圓鍵與高（gāo）壓油泵的凸輪軸相連接,並用螺釘緊固。

 

     輸油泵的一級主動齒輪（lún）為內齒輪,共37個齒,一級從動齒輪（lún）為外齒輪,共13個齒;輸（shū）油泵的一級（jí）從動齒輪同軸連接了輸油泵的二（èr）級主動齒輪(外齒 輪,10個齒),二級（jí）從動齒輪也是外齒輪, 10個齒。

 

       輸油泵一級傳動的傳動比 為13:37,二級傳動的傳（chuán）動比為1:1,總傳動比為13:37。由此可見,輸油（yóu）泵的轉速可 以達到高壓油泵凸輪軸（zhóu）轉速的2.85倍,通 過采用二級傳動,輸油量可以有很大的提 高。

      輸油泵（bèng）一級主動齒輪及凸輪軸位置傳 感器信號輪為整體式,由半圓鍵與高壓（yā）油 泵凸輪軸相連接（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個信號齒為圓周方向120°均 布,增加了一個判缸齒,用（yòng）於確定（dìng）1缸壓縮 上止點（diǎn）位置。凸輪軸位（wèi）置傳感器為霍爾式。

                                       

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

                                

       當輸油泵的燃油壓出端壓力（lì）過大時,溢流閥打開,使燃油壓出端與 燃油吸入端短（duǎn）接,從而防止由於壓力過高而造成燃油細濾器破裂;旁通閥的主要作用是當用手油（yóu）泵（bèng）泵油時,旁（páng）通閥打開,向柱塞腔提供燃（rán）油（yóu）通道,發動機正常工作（zuò）時,旁通閥關閉。                        

                                 

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

                                                                    

3.進油計（jì）量閥

 

      進油計量閥用（yòng）三個（gè）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（diào）節共（gòng）軌的燃油壓力值。ECU根據加速腳踏（tà）板位置傳感（gǎn）器、增 壓壓力及溫度傳感器、凸輪軸位置（zhì）傳感（gǎn）器、 曲軸位置傳感器等信號,確定高壓共（gòng）軌內的 燃油壓力,並（bìng）通過占空比PWM信號調節（jiē）進（jìn） 油計量閥,實現對共軌壓力的控製。共（gòng）軌壓 力傳感器實（shí）時（shí）監（jiān）測共軌內燃油壓力,並將信 號提供給發動機控製單元,發動（dòng）機（jī）控製單元 再對進（jìn）油計量閥實施（shī）反饋控製,最終實現對 共軌壓力的閉（bì）環控（kòng）製。

       Bosch EDC7係統進油（yóu）計量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,其開度最大。進油計量閥的（de）供油特 性如（rú）圖11所（suǒ）示。進油計量閥采用進油端（duān）調節 軌壓（yā）的方式,避免了燃油的不必要壓縮所造 成的發動機功率耗（hào）損以及燃油溫度的升（shēng）高。

       

4.回油閥

        回油閥（fá）通過螺紋安（ān）裝在高壓油泵的回 油位置,回油（yóu）閥與進油計量閥的 油路並聯,其（qí）作用是確（què）保（bǎo）進油計 量閥入口處的燃油壓力保持恒（héng）定,這也是 保證共軌係統正常工作的先決條件。

 

       回油閥（fá）上共有3個（gè）孔,其中（zhōng）, 進油孔的燃（rán）油來自（zì）輸油泵加（jiā）壓後且經過 細濾器過濾（lǜ）後（hòu）的燃油（yóu）,當進（jìn）油壓（yā）力超過設定值時,燃油壓力（lì）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（xiè）油（yóu）孔,其作用是將 回油閥內泄露（lù）的燃（rán）油及時排出,防止影響 回油閥的正常工作。

                                          

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

 5.零供油節流閥

       在進油計量閥（fá）與柱塞腔之間的進油通 道上,設置了零（líng）供油節流閥,其 作用是將（jiāng）燃油中空氣及時排出（chū）,防（fáng）止進入 柱塞腔以及當發動機（jī）熄火後,將管路（lù）中（zhōng）的 燃油及時回流至油箱。

二（èr）、高壓油路

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

1.高壓油泵

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

      CPN2.2高壓油泵主要（yào）由殼體、前後（hòu）端 蓋、凸輪軸、2個滾輪總成及2個供油單元構成,同（tóng）時還集成了齒（chǐ）輪式（shì）輸（shū）油泵（bèng）、進油計（jì） 量閥、凸輪軸位置傳感器等。

 

(1)殼體（tǐ）

        殼（ké）體是高壓油泵的（de）基礎件,由鋁合 金鑄造而（ér）成。其內部包含燃油的進油、回油油道以及機油的潤滑油（yóu）道（dào）。兩個垂直空腔安（ān）裝供油單元及滾輪總成,下部空腔安 裝凸輪軸及前、後端蓋。殼（ké）體正麵部分有一塊銘牌,其上有一組十位數的編碼,為 Bosch的訂貨號,用於（yú）購買配件時使（shǐ）用。

          

(2)前、後端蓋

        前（qián）端蓋由鋼製材料製（zhì）成,其內部安裝 了滑動軸承,用於支撐（chēng）高壓油泵凸輪軸前 端;其外（wài）側內端麵（miàn）安裝了油封（fēng）、內側外（wài）端 麵安裝了O型圈用於機油的密封。前（qián）端蓋用 4個螺（luó）釘固定在高壓油（yóu）泵（bèng）殼體的前端麵。

 

       後端蓋由（yóu）鑄鐵材料製成（chéng）,其內部安（ān）裝 了滑動軸承,用於支撐高壓油泵（bèng）凸輪軸後 端,其（qí）內（nèi）側外端麵安裝（zhuāng）了O型圈用於機油 的密封,後（hòu）端蓋上有凸輪軸位置傳感器（qì）的 安（ān）裝孔。後端蓋內側與高壓油泵殼（ké）體相連 接,外側與輸油泵殼體連（lián）接。

 

(3)凸輪軸

       凸輪軸采用鋼製材料製成,軸上有兩 個凸輪,每個凸輪有三個相同（tóng）的輪廓型線, 共計有6個相同的（de）輪廓型線（xiàn）在圓周方向（xiàng）呈 60°間隔角均布。凸（tū）輪軸每轉動 一（yī）圈,驅動（dòng）柱塞進油、出（chū）油各6次,6個相 同（tóng）的輪廓型線在圓周方向上呈60°均布（bù）, 可以使高壓油（yóu）泵向（xiàng）共軌的供油（yóu）更均勻。

                                                

      凸輪軸的前、後端軸（zhóu）頸分別支撐在 前（qián）、後端蓋上（shàng）,采用滑動軸承,機油潤滑（huá）。 凸輪軸前端的錐麵軸頸通過鍵與（yǔ）高壓油泵正 時齒（chǐ）輪連接,後端的圓（yuán）柱麵軸頸通過鍵與輸 油泵一級主動齒輪及凸（tū）輪軸（zhóu）位置傳感器信號 輪相連接（jiē）。

 

(4)滾（gǔn）輪總（zǒng）成

         共有兩組滾輪總成,每個滾輪總成（chéng）由滾輪體、滲（shèn） 碳滾輪銷（xiāo）、滾輪(大、小滾輪各1個)等組成。 滾輪由凸輪軸（zhóu）的凸輪驅動,在柱（zhù）塞彈（dàn）簧的彈（dàn）力作用 下,使滾輪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

       共有兩組供油單（dān）元（yuán）,每組供油單元由柱塞、柱塞 套、進油閥總成、出油閥總成及出油閥緊（jǐn）座（zuò）等組成。進、出油閥總成安裝在柱（zhù）塞套與出油閥緊座之間的空腔內,每（měi）組供油單元用兩（liǎng）個螺釘固定在高油泵的殼（ké）體上。

 

1柱（zhù）塞

     為了提高（gāo）柱塞的耐磨性,其外（wài）表麵采用滲（shèn）碳處 理,表（biǎo）麵呈黑色。柱塞上端的外圓（yuán）柱麵（miàn）與柱（zhù）塞套精密 配合,柱塞下（xià）端卡在彈簧座槽中,並在柱塞彈簧的作 用下與滾輪體可靠接觸（chù）。

 

2柱塞套

       柱（zhù）塞套的2個O型圈之間的外圓柱麵上,有兩個 小孔:A孔和B孔。A孔為泄油孔,與（yǔ）柱塞（sāi）套下半部分 內（nèi）腔的環槽相通,其作用是（shì）將柱（zhù）塞與柱塞套之間泄漏 的燃油返回（huí）到進油端;B孔為進油孔,進油計量閥計 量後的燃油通過高壓油泵殼體內部（bù）油道（dào）送至B孔,經B 孔（kǒng）及其內部的（de）進油閥進入柱塞（sāi）腔。柱（zhù）塞套內部空腔安（ān） 裝進、出油（yóu）閥總成,並由出油（yóu）閥緊座（zuò）緊固。

 

3進油閥（fá）總成

      進（jìn）油閥總成由進油閥、進油閥體、進 油閥彈簧等組成。進油閥體的外圓柱麵上 有進油孔,與柱（zhù）塞套進油（yóu）孔B相通;進油閥 體垂直（zhí）方向上有2個油（yóu）孔,與柱塞（sāi）腔相通; 進油閥體上端麵有兩個定位（wèi）銷安裝孔,通 過定位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 用下保持關閉。

 

 4出油閥總成

        出（chū）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（duān）麵有兩（liǎng）個 定位銷安裝孔,通過定位銷與進油閥總成 連接並定位。發動機不啟動時,出（chū）油閥在 出油閥彈簧作（zuò）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 上下運動,完成燃油的吸入和加壓過程。

       當柴油機帶（dài）動高壓油泵凸輪軸轉動 時,隨著凸輪的下降,滾輪總（zǒng）成（chéng）及柱塞也 向下運動,柱塞上端的燃油壓力減小,經 過進（jìn）油計量閥計量後的燃油經（jīng）過高壓油泵 內部油（yóu）道,通過柱塞套的B孔、進油閥的進 油（yóu）孔,克（kè）服進油（yóu）閥彈簧向下的彈力,使進 油閥抬起並（bìng）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（suí）著凸輪的上升, 驅動滾輪總成及柱塞（sāi）向（xiàng）上運動,柱塞上端 的燃（rán）油壓力增（zēng）大,使進油閥首先關（guān）閉,隨 著柱塞繼（jì）續上移（yí）,燃油壓力不斷提高, 當壓力超過出油閥彈簧彈力時,出油（yóu）閥打 開,加壓後的燃油被送到共軌（guǐ）,完成燃油 的加壓過程。

                                     

2.共軌

       濰柴WP10.336柴油機采用了LWR型 激光（guāng）焊接共軌,共軌前端安裝了共軌（guǐ）壓（yā）力 傳感器,後端（duān）安裝了限壓閥,共軌與噴油 器高壓油管的（de）接頭內部裝有流量限製器。

(1)共軌壓力傳（chuán）感器

         共軌壓力傳感器由焊接在壓（yā）力裝置上 的集成傳（chuán）感器部件、裝有電子檢測回路（lù）的 印刷電（diàn）路板和（hé）裝有電子插入式連線的傳感 器外殼等組成。

        燃油通過（guò）共軌上的孔流向共軌壓力傳 感器,燃油壓力作用（yòng）在傳感器膜片上。將 壓力信號轉換為電（diàn）信號的傳感器部件(半導 體裝置)也安裝在此膜片上,傳感器產生（shēng）的 信號（hào）被輸入一個（gè）用於放大拾取信號並將它 送入ECU的（de）檢測回路中（zhōng）。

 

共軌（guǐ）壓力傳感（gǎn）器的工作過程:共軌壓力作用在膜片上,導致膜片形狀發生變化,膜片形狀變化時（shí）,連接於膜片的電（diàn）阻 值也將改變,改變的電阻（zǔ）值將引起通過5V 電橋電壓的變化（huà）,信號電壓的變化範圍為（wéi） 0~70mV(與共軌壓力有關),並且被放大 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,限壓閥將打開（kāi）回油通道,來限製最大（dà） 共軌壓力,限壓閥允許的瞬時最大共軌壓 力為係統的額定壓力加5MPa左右。

(3)流量限製器（qì）

         流量（liàng）限製器的金屬外殼兩端（duān）有外螺 紋,上端擰在共軌上,下端用（yòng）來（lái）擰入噴油 器的進油管。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 一個活（huó）塞,一根彈簧將此活（huó）塞向共軌方向 壓緊。活塞上的縱向孔連接（jiē）進油孔和（hé）出油 孔,縱向孔直徑在末端是縮小的,具有精 確計量節（jiē）流（liú）孔的作用。

                                                

      流量限製（zhì）器的作用是防止噴油器可能 出現持續噴油的現（xiàn）象。為此,當共軌流出（chū） 的油量超過最大流量時,流量限製器將（jiāng）自 動關閉流向相應（yīng）噴油器的進油口,防止繼 續噴油。

3.噴油器

        濰柴WP10.336柴（chái）油（yóu）機采用了CRIN2 標準3型6孔式（shì）噴油器,噴油器由（yóu）噴油器 體、孔式（shì）噴油嘴總（zǒng）成、液壓伺服係統以及電磁閥總成等組成。噴油器上有一組十（shí）位數的編碼,為Bosch的訂貨號,用於購買配件時使（shǐ）用。

 

(1)噴油（yóu）器體

         噴油器體是噴油器的基礎件,其下端（duān）安裝孔式噴油嘴（zuǐ）總（zǒng）成,液壓伺服係統及電 磁閥總成安裝在噴油器體上部的空腔內, 其上半（bàn）部有進油孔和回油孔,外圓（yuán）柱麵上 有（yǒu）一（yī）個（gè）密封的O型圈,其內部有進油及回油 油道。

                 

(2)孔式噴油（yóu）嘴總成

         孔式噴油嘴（zuǐ）總成由針閥、針閥體、針 閥彈簧、彈簧座及噴油嘴螺紋套等組成。針（zhēn）閥的工作麵采用滲碳處（chù）理（lǐ）,針閥 與（yǔ）傳統柴油機的噴油器針閥類（lèi）似,帶有（yǒu）承 壓錐麵和密封錐麵。針閥體上端麵有進油（yóu） 孔及2個定位銷孔,通過定位銷定位,安裝 後確保針閥體上的進油孔與噴油器體上的 進油孔（kǒng）對齊,在針閥彈簧的作用下,針閥（fá） 關閉。噴（pēn）油嘴螺紋套將針閥、針閥體、針 閥（fá）彈簧及（jí）彈簧座等固定在噴油器體（tǐ）下（xià）端。

            

(3)電（diàn）磁閥總（zǒng）成

            

       電磁閥總成由電磁（cí）閥、電磁閥彈簧（huáng）、電樞軸、電樞軸盤及複位彈簧等組成。電磁閥總成上端有兩（liǎng）個電接線柱(接線 時,不（bú）需要區分位置),兩接線柱中間為一（yī） 絕緣體。電磁閥內部空腔內安裝了電（diàn）磁閥（fá） 彈簧、電樞軸、電樞盤及（jí）複（fù）位彈簧（huáng）。電磁 閥由發動機電控（kòng）單元通過占空比PWM信號 控製,通過較高（gāo）的電壓(接近100V)驅動, 實現大的（de）驅動電流(實（shí）現（xiàn）電（diàn）樞軸迅速抬起)。采用電源電壓(24V)驅（qū）動時,是為了實現維持電流(基於節能考慮)。

        發動機控製單元通過對噴油器電磁閥 的控製,來實現對噴油正時、噴油（yóu）量以及 噴油規律（lǜ）(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 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（duān）與球 閥座接觸,球閥座（zuò）與電磁閥總成的電樞軸 接（jiē）觸,在電磁閥彈簧向下的彈力作用下, 電樞軸與球（qiú）閥座、球（qiú）閥座與球閥能夠可靠 接觸,使回油（yóu）節流孔保持關閉。控製活（huó）塞（sāi） 上有進油節流孔及回油節（jiē）流孔,進油（yóu）節流 孔與噴油器的進油道相通。推杆（gǎn）上 端安裝在控製活（huó）塞的內部空腔中,下（xià）端與 針閥接觸。

               

(5)噴油器的工作過程

        當噴油器的電磁閥不通電時,電樞軸 在彈簧的作用下,將球（qiú）閥座及球閥壓在控 製活塞的（de）回油節流孔上,使回油節（jiē）流孔關 閉,作用在液壓伺服係統中推杆（gǎn）頂部的壓 力大於作用在針閥（fá）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,將高壓油道與燃燒室隔離,噴油 器（qì）不噴油（yóu）。

       當（dāng）噴油（yóu）器的電磁閥（fá）通（tōng）電時,電樞軸克 服（fú）彈簧的彈力將球閥座及球閥略微升（shēng）起, 使回（huí）油節流孔打開（kāi）,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 力也隨之下（xià）降。一（yī）旦壓力（lì）小於作用於噴（pēn）油嘴針閥承壓麵上的壓力時,針閥上升,燃 油（yóu）經噴油嘴噴孔噴入燃燒室。此外,噴油 器內部泄漏（lòu）的燃油,通過噴油器回油管和 共軌（guǐ）的回油管一（yī）起接到高壓油泵的回油管 處,匯總後經一根總的回（huí）油管一起流（liú）回燃 油箱。