WP.10柴油機Bosch係統油路詳解

　　

       下（xià）文將以濰柴WP10.336(排量10L、功率 336PS)柴油機為例,對Bosch在中國運用最廣泛的平台CRSN2-16共軌係統的油（yóu）路進行詳細講解。CRSN2-16係統適用於中（zhōng）重型商用車（chē）,係統最高壓 力可達160MPa,可滿足（zú）國III、國IV等排放標準（zhǔn）。該係統采用了CRIN2-16型（xíng）噴油器,可選裝三種高壓油泵：

      CPN2-16雙缸直（zhí）列式高壓（yā）泵,機（jī）油潤滑（huá）,集成齒輪輸油泵（bèng）；

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

      CB28-18直列式高（gāo）壓泵;可（kě）以選用HFRN-16/18熱鍛共軌或者（zhě）LWRN-16激光焊接軌;

      可以選用（yòng）EDC7適（shì）用於中重（chóng）型商（shāng）用車（chē）,可直接發動機安裝,EDC16適用（yòng）於乘用車和（hé）輕中型商用車,底盤安裝以及（jí）EDC17博世最新一代全球化平台,可集成DCU的全部功（gōng）能。

     

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

 

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（chái）油從油箱中抽出經過柴油 粗濾器(帶（dài）油水（shuǐ）分（fèn）離器)過濾後,再次經過燃油細（xì）濾器（qì） 過濾（lǜ）,此時油路分成兩部分,一部分經（jīng）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（liàng）閥並聯,以保證進油計量閥的輸入（rù） 端壓力恒定。

 

       該發動機（jī）的電控單元直接（jiē）安裝（zhuāng）在缸體上,基於ECU散熱考慮,ECU下方安裝了一個焊接座,利用經過（guò）燃油粗（cū）濾器的燃油流過該焊接座的空 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（huí）油（yóu）總管、共軌限壓閥的回油管都接到高壓油泵的回油（yóu）管接頭上,然後一起通過（guò）總回油管（guǎn）回到油箱。

 

 1.濾清器

        為了增強濾（lǜ）清效果,濰柴WP10.336柴油機采用 了兩級串聯式濾清（qīng）器,其中燃油粗濾器帶有油水分離器且（qiě）其上端蓋有手油（yóu）泵和放氣螺釘,其下端裝有燃油含水率傳感（gǎn）器。

2.輸油泵

       輸油泵的作用是將（jiāng）燃油從油箱吸（xī）入,過濾後將燃油提供給進油計量（liàng）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（jī）,為了滿足油（yóu）門踏板最大開度時噴油量的需要,該柴油機采用了ZP5型齒（chǐ）輪式兩級輸油泵。輸油泵（bèng）集成在高壓油泵上（shàng）,位於高壓油泵（bèng）的（de）後端。輸油（yóu）泵的一級主動齒（chǐ）輪通過半（bàn）圓鍵與（yǔ）高（gāo）壓油泵的凸輪軸相連接,並用螺釘緊固。

 

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

 

       輸油泵一級傳動的傳（chuán）動比 為13:37,二級傳（chuán）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（dá）到高壓油泵凸輪軸轉速（sù）的2.85倍,通（tōng） 過采用二級傳動,輸油量可以有很大的提 高。

      輸油（yóu）泵一級主動（dòng）齒輪及凸輪軸位置傳 感器信（xìn）號輪為整體（tǐ）式,由半圓鍵（jiàn）與高壓油 泵（bèng）凸輪軸相連接。凸輪（lún）軸位置傳感（gǎn）器信號 輪采用凸（tū）齒式,其齒數為缸數+1個,共7 個（gè）,其中（zhōng）6個信號齒為圓周方向120°均 布,增加了一個判缸（gāng）齒,用於確（què）定1缸壓縮 上止點（diǎn）位置。凸輪軸位置傳感器為霍（huò）爾式（shì）。

                                       

       輸油泵殼體集成了溢流閥和旁通閥總成,溢流閥（fá）總成由（yóu）鋼球、彈簧及緊固螺釘（dìng）組成;旁通閥總成由（yóu）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,溢流閥打（dǎ）開,使燃油（yóu）壓出端與 燃油吸入端短接,從（cóng）而防止由於壓力過高而造（zào）成燃油（yóu）細濾器破裂;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（gòng）燃油通道,發動機正常（cháng）工作時,旁通閥關閉。                        

                                 

       輸油泵後端蓋上有輸油泵（bèng）進油口（kǒu）(來自 燃油粗濾器)和輸油（yóu）泵出油口（kǒu）(到燃油（yóu）細濾 器),並有向上的安裝標記,原因 在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（gāo）壓油泵 殼（ké）體後端。

                                                                    

3.進油計量閥

 

      進油計量（liàng）閥用三個螺釘安裝在高壓油（yóu）泵的進油位置, 用於調整進入柱塞的燃（rán）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（lì）及溫度傳感器、凸輪（lún）軸位置傳感器、 曲軸位置傳感（gǎn）器等信號,確定高壓共軌內的 燃油壓力,並通過占空比PWM信（xìn）號調節進 油計量閥,實現對共軌壓力的控（kòng）製。共軌壓 力傳感器實時監測共軌內燃油壓力,並將信 號提（tí）供給發動機控製單元,發動機（jī）控製單（dān）元 再對進油計量閥實施反（fǎn）饋控製,最終實現對 共（gòng）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（jiē）共軌壓力的方式,當進油（yóu）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 軌壓的方式,避免了燃油的不必要壓縮所造（zào） 成的發動機功率（lǜ）耗損以及燃油溫度的（de）升高。

       

4.回油閥

        回（huí）油閥通過（guò）螺紋安裝在高壓油泵的回 油位置,回油閥與進油計量閥的 油路並聯,其作用是（shì）確保進油計（jì） 量閥入口處的燃油壓力保持恒定,這也是 保（bǎo）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, 進油孔的燃油來自（zì）輸油泵加壓後（hòu）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（kāi）,將燃油（yóu）經回油管流回油箱。

                                        

       另（lìng）外,還設置了泄油孔,其作用是將 回（huí）油閥內（nèi）泄（xiè）露的燃油及時排出,防止（zhǐ）影響 回油（yóu）閥的正常（cháng）工作。

                                          

       若（ruò）回油閥因各種原因卡死在常回（huí）油的 位置,會（huì）造成回油量過大以及經過（guò）進油計量閥進入柱塞腔的燃油量減少,使共軌（guǐ）壓力不足,對發動機的性能有很（hěn）大的影響（xiǎng）, 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（zhì）了零供油節流閥,其 作用是將燃油中空氣及時（shí）排出,防止進（jìn）入 柱塞腔以及當發動機（jī）熄火後（hòu）,將管（guǎn）路中的 燃（rán）油及時回（huí）流至油箱。

二、高壓油路

        高壓油泵的柱塞將（jiāng）燃油加壓後通過2根 高壓油管接到共（gòng）軌上,共（gòng）軌上有6根高壓油（yóu） 管(長度相等)將高壓（yā）油送至噴油器。

1.高壓油泵（bèng）

      濰柴WP10.336柴油機采用了CPN2.2 高壓油泵（bèng）,最高壓力可（kě）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、前後端 蓋、凸（tū）輪軸、2個滾（gǔn）輪總成及2個供油單元構（gòu）成,同時還集成了齒（chǐ）輪式（shì）輸（shū）油泵、進油計 量閥、凸（tū）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（yóu）的進油（yóu）、回油油道以及機油的潤滑油道（dào）。兩個垂直空腔安裝（zhuāng）供油單元及（jí）滾輪總成,下部空腔安（ān） 裝凸輪軸及前、後端蓋。殼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（dìng）貨（huò）號,用於購買配件時使用。

          

(2)前、後（hòu）端蓋

        前端蓋由鋼製材料製成,其內部安裝 了滑動（dòng）軸承,用於支撐高壓油泵凸輪軸前 端;其外側內端麵安裝了油（yóu）封、內側（cè）外端 麵安（ān）裝了O型圈用於機油的密封。前端蓋用 4個螺釘固定（dìng）在高壓油泵殼體的前端麵。

 

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

 

(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（gè）相同的輪廓（kuò）型線, 共計有6個相同的輪廓型線在（zài）圓周（zhōu）方向呈 60°間隔角均（jun1）布。凸輪軸每轉動 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, 可以使高壓油泵向共軌的供油更均勻。

                                                

      凸輪軸的前、後端軸頸分（fèn）別支撐在 前、後端蓋上（shàng）,采用（yòng）滑動軸承,機油潤滑。 凸輪軸前端的錐麵軸頸通過鍵（jiàn）與高壓油泵（bèng）正 時齒輪連接,後端的（de）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（yǒu）兩組滾輪總成,每個滾輪總成由滾輪體（tǐ）、滲 碳滾輪銷、滾輪（lún）(大、小滾輪各1個)等組成。 滾（gǔn）輪由凸輪軸的凸輪驅動,在柱塞彈簧的彈力作（zuò）用（yòng） 下,使滾輪與凸輪軸的凸輪始終保持接觸狀態,滾輪 體上（shàng）端驅動柱（zhù）塞。

 

(5)供油單元

       共（gòng）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、出油閥總成及出油閥緊座（zuò）等（děng）組成。進、出油閥總成安（ān）裝在柱塞套與出油閥緊座之間的空腔內,每（měi）組供油單元用（yòng）兩個螺釘固定在高油泵的殼體上。

 

1柱塞

     為了提高柱塞的耐磨性,其外表麵采用滲碳（tàn）處 理,表麵呈黑色。柱塞上端的外圓柱麵與（yǔ）柱塞套精密 配合,柱塞下端卡（kǎ）在彈簧座槽中,並在柱（zhù）塞彈簧的作 用（yòng）下與（yǔ）滾（gǔn）輪（lún）體可靠接觸。

 

2柱塞套

       柱塞套的2個O型圈之間的外圓柱（zhù）麵上（shàng）,有兩個 小（xiǎo）孔:A孔和B孔。A孔為泄油孔,與柱塞（sāi）套下半部分 內腔的環槽相通,其作（zuò）用是將柱（zhù）塞與柱塞套之間泄漏 的燃油返回到進油端;B孔為進油孔,進油計量閥計 量後的（de）燃油通（tōng）過高壓油泵殼體內部油道送至B孔,經（jīng）B 孔及其內部的進油閥進入柱（zhù）塞腔。柱塞（sāi）套內部空腔（qiāng）安 裝進、出油（yóu）閥總成,並由出（chū）油（yóu）閥（fá）緊座緊固（gù）。

 

3進油閥總成

      進油閥總成由進油閥、進油閥體、進 油閥彈簧等組（zǔ）成（chéng）。進油閥體的外（wài）圓柱麵上 有（yǒu）進油孔,與柱塞套進油孔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（yóu）閥體上端麵（miàn）有兩個定位銷安裝孔,通 過定位銷與出油閥總成（chéng）連接並定位。在發（fā）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（yóu）閥總（zǒng）成

        出油閥總成（chéng）由出油（yóu）閥、出油閥體、出 油閥彈簧等組成。出油（yóu）閥體下端麵有兩個 定位銷安裝孔（kǒng）,通過定位銷與進油閥總（zǒng）成 連接並定位。發（fā）動機不啟動（dòng）時,出（chū）油閥在 出油（yóu）閥彈簧作用下保持關閉。

 

(6)燃油吸入和加壓過程

        凸（tū）輪軸的轉動是通過（guò）滾輪總成使柱塞 上下運動,完成燃（rán）油的吸入和加壓過程。

       當柴油機帶動高壓油泵凸（tū）輪軸轉動 時,隨著（zhe）凸輪的下降,滾輪總成及柱塞也 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（hòu）的燃油經過高壓油（yóu）泵 內部油道,通過柱塞套（tào）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（qǐ）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,隨著凸輪的上升, 驅動滾輪總成及（jí）柱塞向上運動,柱（zhù）塞（sāi）上端 的（de）燃油壓力增大,使（shǐ）進油閥首先關（guān）閉（bì）,隨 著柱塞繼續上移,燃油壓力不斷提高, 當壓力（lì）超過出（chū）油（yóu）閥彈簧彈力時,出油閥打 開（kāi）,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 激光焊接共軌,共軌前端安裝了共軌壓力 傳（chuán）感器,後（hòu）端安裝了限壓閥,共軌與噴油 器高壓油管的接頭內部（bù）裝有流量限製器。

(1)共軌壓力傳感器

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

        燃油通過共軌上的孔流向（xiàng）共軌壓力傳 感（gǎn）器,燃油壓力作用（yòng）在傳感（gǎn）器膜片上。將 壓力信號轉換為電信（xìn）號的傳（chuán）感器部件(半導 體裝置)也安裝在此膜片上,傳感器產生的 信號被輸入一個用於放大（dà）拾（shí）取信號並將它 送入ECU的檢（jiǎn）測回路中（zhōng）。

 

共軌（guǐ）壓力（lì）傳感器的工作過程:共軌壓力作用在膜片上,導致膜片形狀發生變（biàn）化,膜片形狀變化時,連接於膜片的（de）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 0~70mV(與共軌壓力有關),並（bìng）且被放大 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（lì）過大時,限（xiàn）壓閥將打開回油通道,來限製最大 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有外螺 紋（wén）,上端擰（nǐng）在共軌上,下端用來（lái）擰入噴油 器（qì）的進油管。外殼（ké）兩端有孔,分別與共軌 及（jí）噴油器進油管相通。流量（liàng）限製器內部有 一個活塞,一根彈簧將此活塞向共軌（guǐ）方向 壓緊。活塞上（shàng）的縱向孔連接進（jìn）油孔和出油 孔,縱向孔直徑（jìng）在末端是縮小的,具有精 確計量節流（liú）孔的作用。

                                                

      流量限製器的作用是防止噴油器可能 出現持續（xù）噴油的現象。為此,當共軌流出 的油（yóu）量（liàng）超過（guò）最大流量時,流量限（xiàn）製器（qì）將自 動關閉流向（xiàng）相（xiàng）應噴（pēn）油器的進油口（kǒu）,防（fáng）止繼 續噴油。

3.噴油器

        濰（wéi）柴WP10.336柴油機采用了CRIN2 標準3型6孔式噴油器（qì）,噴油器由噴油器 體、孔式噴油嘴總（zǒng）成、液壓伺服係統以（yǐ）及電磁閥總成等組成。噴油器上有一（yī）組十位數的編碼,為Bosch的訂貨號,用於購買配件時使用。

 

(1)噴油器體

         噴油器（qì）體（tǐ）是噴油器的基（jī）礎件,其（qí）下端安裝孔式噴油（yóu）嘴總成,液壓伺服（fú）係統及電 磁閥總（zǒng）成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（wài）圓柱麵上 有一個密封（fēng）的O型圈,其內部有進油及回油 油道。

                 

(2)孔式噴油嘴總成

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

            

(3)電（diàn）磁（cí）閥總（zǒng）成

            

       電磁閥總成由電磁閥、電磁閥彈簧、電樞軸、電樞（shū）軸盤及複（fù）位彈簧等組成。電磁閥總成（chéng）上（shàng）端有兩個電接線柱(接線 時,不需要區分位置),兩接線柱中間（jiān）為一 絕緣體（tǐ）。電磁（cí）閥內部空腔內安裝了電磁閥 彈簧、電樞軸、電樞盤及複位彈簧。電磁 閥（fá）由發動機（jī）電控單元通過占空比（bǐ）PWM信號 控製,通過（guò）較高的電壓（yā）(接近100V)驅（qū）動, 實現（xiàn）大的（de）驅動電（diàn）流(實（shí）現電樞軸迅速抬起)。采用電源電壓(24V)驅動時,是為了實現（xiàn）維持電流(基於節能（néng）考慮（lǜ）)。

        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（shí）、噴油量以（yǐ）及 噴油規律(預噴（pēn）+主噴)的（de）控製。

 

(4)液壓伺服係統

                

      液壓伺服係統由（yóu）球閥、球閥座、控製 活塞及推杆等組成。球閥（fá）安裝在 控（kòng）製活塞回油（yóu）節流孔的上端,其上端與球（qiú） 閥座接觸,球閥座與電磁閥（fá）總成的電樞軸 接（jiē）觸（chù）,在電磁（cí）閥彈（dàn）簧向下的彈力作（zuò）用（yòng）下, 電（diàn）樞軸與球閥座、球閥座與球閥能夠可（kě）靠 接觸,使回油節流（liú）孔保持關閉。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）器的進油道相通。推杆上 端（duān）安裝在控製活塞的內（nèi）部空腔中,下端與 針閥接觸（chù）。

               

(5)噴油器的工作過程

        當噴油器的電（diàn）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（huó）塞的回油節流孔上,使回油節流孔關 閉,作用（yòng）在液壓伺服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（dàn）簧向下的彈力作用（yòng）,針閥被迫進 入閥座（zuò）,將（jiāng）高壓油道與燃燒室隔（gé）離,噴油 器不噴油。

       當噴油器的（de）電磁（cí）閥通電時,電樞軸克 服彈簧的彈力將球閥座（zuò）及球閥略微升（shēng）起, 使回油節流孔打（dǎ）開,針（zhēn）閥控製腔的壓力減 小,作用在液壓（yā）伺服係統中推杆頂部的壓 力也隨之下降。一旦壓力小於作用於噴油嘴針閥（fá）承壓麵上的壓力（lì）時,針閥上升,燃 油經噴油嘴噴孔噴入燃燒室。此外,噴（pēn）油 器內部泄（xiè）漏的燃（rán）油,通過噴油器回油管和 共軌（guǐ）的回油管（guǎn）一起接到高壓油泵的回油管 處,匯（huì）總（zǒng）後經一根總的回油管一起流（liú）回燃 油（yóu）箱。