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（lǜ） 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（de）油路進行詳細講解。CRSN2-16係統適（shì）用於中重型商用車（chē）,係（xì）統最高壓 力可達160MPa,可滿足國III、國IV等排放標準。該係（xì）統采用了CRIN2-16型噴油器,可選（xuǎn）裝三種高壓油泵：

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

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

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

      可以選用（yòng）EDC7適用於中重型商用車,可直接發動機安裝,EDC16適用於乘用車和（hé）輕中型（xíng）商用車,底盤安裝（zhuāng）以及EDC17博世最新一代全球化平台,可集成（chéng）DCU的全部功能。

     

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

 

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:輸油泵將柴油從油（yóu）箱中抽出經過柴油 粗濾器(帶油水分離器)過濾後,再次經過燃油細濾器 過（guò）濾,此時（shí）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（yóu）泵柱塞腔,另一部分送至回油（yóu）閥, 回油（yóu）閥與進（jìn）油計量閥並聯（lián）,以保證進油計量閥的輸入 端壓力恒定。

 

       該發動機的電控單（dān）元（yuán）直接安裝在缸體上,基於ECU散熱考慮,ECU下方安（ān）裝了一個焊接座,利用（yòng）經過燃油粗濾器的燃油流過該焊接座的空 腔,然後流入輸油泵,通過流動的燃油,給（gěi）ECU散熱。

 

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

 

 1.濾清器

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

2.輸油泵

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

       由於濰柴（chái）WP10.336柴油機為重型（xíng）柴油機,為了滿（mǎn）足油門踏板最大開度時噴油量的需要,該柴油機采（cǎi）用了ZP5型齒輪（lún）式兩（liǎng）級輸油泵。輸油泵集（jí）成在高壓油泵上,位於高（gāo）壓油泵的（de）後端。輸油泵的一級主動齒輪通過半圓鍵與高壓油泵的凸輪軸相連接（jiē）,並用螺釘緊固。

 

     輸油泵的一（yī）級主動（dòng）齒輪為內齒輪,共37個齒,一級從動齒輪為（wéi）外齒輪,共13個齒;輸（shū）油泵（bèng）的一級從動齒輪同軸（zhóu）連接了輸油泵（bèng）的二（èr）級（jí）主動齒輪(外齒 輪（lún）,10個（gè）齒),二級從動齒輪也是外（wài）齒輪, 10個齒。

 

       輸油泵一級傳動的（de）傳動比 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（jiàn）,輸油（yóu）泵的轉速（sù）可 以達到（dào）高壓油（yóu）泵凸輪軸轉（zhuǎn）速的2.85倍,通 過采（cǎi）用（yòng）二級傳動,輸油量可以（yǐ）有很（hěn）大的提 高（gāo）。

      輸油泵一（yī）級主（zhǔ）動齒輪及凸（tū）輪（lún）軸位置傳 感器信號輪為整體式,由半（bàn）圓鍵與高壓油 泵凸（tū）輪（lún）軸相連接。凸輪（lún）軸位置傳感器信號 輪采用凸（tū）齒式,其齒數為（wéi）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（yī）個（gè）判缸齒,用於確定1缸壓縮 上止點位置。凸輪軸（zhóu）位（wèi）置（zhì）傳感器為霍爾式。

                                       

       輸油泵殼（ké）體（tǐ）集成了溢（yì）流閥和旁通閥總成,溢流閥總（zǒng）成由鋼球、彈簧及緊固螺（luó）釘組成;旁通閥總成由柱（zhù）塞（sāi）、彈簧及緊固螺（luó）釘組成。

                                

       當輸油泵的（de）燃油壓出端壓力過大時,溢流（liú）閥打開,使燃（rán）油壓出端與 燃油吸入端短接,從而（ér）防止由於壓力過高而（ér）造成燃（rán）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,向柱塞腔提供燃油通道,發動機正常工作時,旁通（tōng）閥關閉。                        

                                 

       輸（shū）油泵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個螺釘固定在高壓油泵 殼體後端。

                                                                    

3.進油（yóu）計量閥（fá）

 

      進油計量閥用三個螺釘安裝在高壓（yā）油泵的進油位置, 用於調整進入柱（zhù）塞的（de）燃油供給量（liàng）,從而調節共軌的（de）燃油（yóu）壓力值。ECU根（gēn）據（jù）加速腳踏板位置傳（chuán）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（yā）共軌內的 燃油壓力,並通過占空比PWM信號調節進 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（gòng）軌內燃（rán）油壓力,並將信（xìn） 號提供給發動機控製單元,發動機控（kòng）製單元（yuán） 再對進油計量閥實施反饋控製,最終實現（xiàn）對 共軌（guǐ）壓力的閉環控製。

       Bosch EDC7係（xì）統（tǒng）進油計量閥采用（yòng）進油（yóu）端調節共軌壓力（lì）的（de）方式,當進油計量閥不 通電時,其開（kāi）度最（zuì）大。進油計（jì）量閥的供油特（tè） 性如圖11所示。進（jìn）油計量閥采用進油端調節 軌壓的方式,避免了燃油的（de）不必要壓縮所造 成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,回油閥與進油計量閥的 油路並聯,其作用是（shì）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（de）燃油（yóu）來自輸油（yóu）泵加壓後且（qiě）經過（guò） 細濾器過濾後的燃油（yóu）,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（kǒng）打開,將燃油經回油管（guǎn）流回油箱。

                                        

       另外,還設置（zhì）了泄油孔,其作用是將 回（huí）油閥內泄露的燃（rán）油及（jí）時（shí）排出,防止（zhǐ）影響 回油閥的正常工作。

                                          

       若回油閥因各種原因卡死在（zài）常（cháng）回油的 位置,會造成回油量過大以及經過進（jìn）油計量（liàng）閥進入柱塞（sāi）腔的（de）燃油量減少,使共軌壓力不足,對（duì）發動機的性能有很大（dà）的影響, 甚至造（zào）成發動機不能啟動。

 5.零供油節流閥

       在進油計量（liàng）閥與柱塞腔之間（jiān）的進油通 道上,設置了零供油節流閥（fá）,其 作用是將燃油中空氣及時排出,防止（zhǐ）進入 柱塞腔以及當發動機熄火後,將管路中（zhōng）的 燃（rán）油及時（shí）回流至油箱。

二、高壓油路

        高壓油泵的柱塞將燃油（yóu）加壓後通過2根 高壓油管接到（dào）共軌上,共軌上有6根高壓油 管(長（zhǎng）度相等)將（jiāng）高壓油送（sòng）至噴油器。

1.高壓油泵

      濰柴WP10.336柴油機采用（yòng）了CPN2.2 高（gāo）壓油泵,最高壓力可達160MPa。該高壓（yā） 油泵為雙缸直列柱塞式,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（gè）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（zhóu）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、回油油道以及機油的潤滑油道。兩個垂直空腔安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（miàn）部分有一塊銘牌,其上有一組（zǔ）十（shí）位數的編碼,為 Bosch的訂貨號,用於購買配件時使用。

          

(2)前、後端蓋

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

 

       後端蓋由鑄鐵材料製成（chéng）,其內部（bù）安裝 了滑動軸承,用於支撐高壓（yā）油泵凸輪軸後 端,其內側外端麵安裝了O型（xíng）圈用於機（jī）油 的密封,後端（duān）蓋（gài）上有凸輪軸（zhóu）位置（zhì）傳感器的 安裝孔。後端蓋內側與高壓油泵殼體相連 接,外側與（yǔ）輸油泵（bèng）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,每個凸輪有三個相同的輪廓型線, 共計有6個相同的輪廓型線在圓周（zhōu）方向呈 60°間（jiān）隔角均布。凸輪（lún）軸每轉（zhuǎn）動 一圈,驅動柱塞（sāi）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（zhóu）頸分別支撐在 前、後端蓋上（shàng）,采用滑動（dòng）軸承,機油潤滑。 凸輪軸（zhóu）前端的錐麵軸頸通過鍵與高壓油泵正 時齒輪連接,後端的圓柱麵軸頸通過鍵（jiàn）與輸 油泵一級主動齒輪（lún）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,每個滾輪總成由滾輪體、滲（shèn） 碳滾（gǔn）輪銷、滾輪(大、小滾（gǔn）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（shǐ）滾輪與凸輪軸（zhóu）的（de）凸輪始終（zhōng）保持接觸狀態,滾輪 體上端（duān）驅動（dòng）柱塞。

 

(5)供油單元

       共有（yǒu）兩組供油單（dān）元,每（měi）組供油單元由柱塞、柱塞 套、進油閥總成（chéng）、出油閥總成及出油閥緊座（zuò）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內,每組供油單元用兩個螺釘固定在高油泵的殼體上。

 

1柱（zhù）塞

     為了提高柱塞的（de）耐磨性,其外表（biǎo）麵（miàn）采用滲碳處 理,表麵呈黑（hēi）色。柱塞上端的外圓柱麵與柱塞套精密 配合,柱塞下端卡在（zài）彈簧座槽中,並在（zài）柱塞彈簧的作 用下與滾輪體可靠接觸。

 

2柱塞套

       柱塞套的2個（gè）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）柱塞套下半部分 內腔的環槽相通,其（qí）作（zuò）用是將柱塞（sāi）與柱塞套（tào）之間泄（xiè）漏 的燃油（yóu）返回到進油端;B孔為進油孔（kǒng）,進油計（jì）量閥計 量（liàng）後的（de）燃油通過高壓油泵（bèng）殼體內部油道送（sòng）至B孔,經B 孔及其內部的進油（yóu）閥進入柱塞腔。柱塞套內部空腔安 裝進、出油閥總成,並由出油閥緊座緊固。

 

3進油閥總成

      進油閥總成由進油閥、進油閥體、進 油閥彈簧（huáng）等（děng）組成。進油閥體的外圓柱麵上 有進油孔（kǒng）,與柱塞套進油孔B相通;進（jìn）油（yóu）閥（fá） 體垂直方向上有（yǒu）2個油孔,與柱（zhù）塞腔相通; 進油閥體上端麵有兩個定位銷安裝孔,通 過定位銷與出（chū）油閥總成連接並定（dìng）位。在發動機（jī）不工作時,進油閥（fá）在進油閥彈簧的作 用（yòng）下（xià）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。出油閥體下端麵有兩個 定位銷安裝孔,通過定位銷與進油（yóu）閥總成 連接並定（dìng）位。發動機不啟動時,出油閥在 出油閥（fá）彈（dàn）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 上下運動,完成燃油的吸入（rù）和加壓過程。

       當柴（chái）油機帶動高壓油泵凸（tū）輪軸轉動 時,隨著凸輪的下降,滾輪總成及柱（zhù）塞也 向下運動,柱塞上端的燃油壓（yā）力減小（xiǎo）,經 過進油計量閥計量後的燃油經過高（gāo）壓（yā）油泵 內部油道,通過柱塞（sāi）套的B孔、進油閥的進 油孔,克服（fú）進油閥彈簧向下的彈力（lì）,使進 油閥抬起（qǐ）並打開（kāi）,燃油進入柱塞腔,完成 燃油的吸入過（guò）程。

                  

       當（dāng）凸輪軸轉動時,隨著凸輪的上升, 驅動滾輪總成及柱塞向上運動,柱塞（sāi）上端 的燃油壓力增大,使進油閥首先關（guān）閉,隨 著柱塞（sāi）繼續上移,燃油壓（yā）力不斷提高, 當壓力（lì）超過出油閥彈簧彈力時,出油閥（fá）打 開,加壓後的（de）燃油被送到共軌,完成燃油（yóu） 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有（yǒu）流量限製器。

(1)共軌壓力傳感器

         共軌（guǐ）壓力傳感器由焊（hàn）接在壓力（lì）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（bǎn）和裝有電子插入式連線的傳感（gǎn） 器外殼等組成。

        燃油通過共軌上的孔流（liú）向共軌壓力傳 感器,燃油壓力作用在傳感器膜片上。將 壓力信號轉換為電信號的傳感器部件(半導（dǎo） 體裝置)也安裝在（zài）此膜片上,傳感器產生的 信號被輸入（rù）一（yī）個用（yòng）於放大拾（shí）取信號並（bìng）將它 送入ECU的檢測回（huí）路中。

 

共軌壓力傳感器的工作過程:共軌壓力作用在膜片上,導致膜片（piàn）形狀發生變化,膜片形狀變化時,連接於膜片的電阻 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 0~70mV(與共軌壓力有關),並且被（bèi）放大 電（diàn）路增幅至0.5~4.5V。

(2)限壓閥

       限（xiàn）壓閥為一機械式閥門,壓力過大時,限壓閥（fá）將打開回油通道,來（lái）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（dìng）壓力加5MPa左右。

(3)流量限製器

         流量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）來擰入噴油 器的進油（yóu）管。外殼兩端有孔,分（fèn）別與共軌 及噴油器進油管相通（tōng）。流量限製器內（nèi）部有 一個活（huó）塞,一根彈簧將此（cǐ）活塞向共軌方向 壓緊。活塞上的縱向孔連接進油（yóu）孔和出油 孔,縱向孔直徑在末端是縮小的,具有精 確計量（liàng）節流孔（kǒng）的作（zuò）用。

                                                

      流量限製器的作用是防止噴油器可能 出（chū）現持續噴油（yóu）的現象。為此,當共軌流出 的油量超過最大流量時,流（liú）量限製器將自 動關閉流向相應噴油器的進油（yóu）口（kǒu）,防止繼 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（pēn）油器,噴油器由噴油器 體、孔式噴油嘴（zuǐ）總成、液壓伺服係統以及（jí）電磁閥總成等組成。噴油器上有一組十位數的編碼,為Bosch的訂貨號,用（yòng）於購買（mǎi）配件時使用。

 

(1)噴油器體

         噴油器體是噴油器（qì）的基礎件,其下端安裝孔式噴油嘴總成,液壓伺服（fú）係（xì）統及電 磁閥總成安裝在噴油（yóu）器體上部的空腔內, 其上半部有進油孔（kǒng）和回油孔（kǒng）,外圓柱麵上 有一（yī）個密（mì）封的O型圈,其內部有進油及回油 油道。

                 

(2)孔式噴油嘴總成

         孔式噴油嘴總成由針閥、針閥體、針 閥彈簧、彈簧座及噴油嘴（zuǐ）螺紋套等組成。針閥的工作麵采用滲碳處理,針閥 與傳統柴油機的噴油器針閥類似（sì）,帶有承 壓錐麵和密封錐麵。針閥體上端麵（miàn）有進油 孔及2個定位銷孔,通過定位銷定位,安（ān）裝 後確保針閥體上的進（jìn）油孔與噴油器體上的 進油孔對齊,在針閥（fá）彈簧（huáng）的作用下,針閥 關閉。噴油嘴螺紋（wén）套將針（zhēn）閥、針閥體、針 閥彈（dàn）簧及彈簧座等固定在噴油器體下端。

            

(3)電磁閥（fá）總成

            

       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（fá）總成（chéng）上端有（yǒu）兩個（gè）電接線柱(接（jiē）線 時,不需要區分位置),兩（liǎng）接線柱（zhù）中間為一 絕緣體。電磁（cí）閥內部（bù）空腔內安裝了電磁閥 彈簧、電（diàn）樞軸、電樞盤及複位彈簧。電磁（cí） 閥由（yóu）發動機電控單元通過占空（kōng）比PWM信號 控製,通過較高的電壓(接近100V)驅動, 實（shí）現大的驅動電流(實現電樞軸迅速抬起)。采用電（diàn）源電壓(24V)驅動時,是為了實（shí）現維持電流(基於節能考慮（lǜ）)。

        發動機控製單元通過對噴油器（qì）電磁閥 的控製,來實（shí）現對（duì）噴（pēn）油正（zhèng）時、噴油（yóu）量以及 噴油規律(預噴（pēn）+主噴)的控製。

 

(4)液（yè）壓伺服係統

                

      液壓伺服係統由球閥（fá）、球閥座、控製 活塞及推杆等（děng）組成。球閥安裝在 控製活塞回油節流孔的上端,其上端與球 閥座接觸,球閥座與電磁閥總成的電樞軸 接觸,在電磁閥彈簧向下的彈力作用下, 電樞軸與球閥座、球閥座與球閥能夠可靠（kào） 接觸（chù）,使回油（yóu）節流孔保持關閉。控製活塞 上有進油節流孔及回油節流孔,進油節（jiē）流 孔與（yǔ）噴油（yóu）器的進（jìn）油道相通。推杆上 端安裝在（zài）控製活塞的內部空腔中,下端與（yǔ） 針閥接觸。

               

(5)噴油器的（de）工作過（guò）程

        當噴（pēn）油器的（de）電磁閥不通（tōng）電時,電樞軸 在彈簧的（de）作用下,將球閥座及球閥壓在控 製活（huó）塞的回（huí）油（yóu）節流孔（kǒng）上,使回（huí）油節流孔關 閉,作用在液壓（yā）伺服係統中推杆頂部的壓 力大於（yú）作用在針閥承（chéng）壓麵上的（de）壓力,再加 上針閥彈簧向下的彈力（lì）作用,針閥被迫進 入閥座,將（jiāng）高壓油道與燃燒室隔離,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（zuò）及球閥略微升起, 使回油節流孔打開,針閥控製腔的壓力減 小,作用在液壓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（yú）噴油嘴針閥承壓麵上的（de）壓力時,針閥上升,燃 油（yóu）經噴油嘴噴孔噴入燃燒室。此（cǐ）外,噴油 器內部（bù）泄漏的燃油,通過噴油器（qì）回油管和 共軌的回油管（guǎn）一起接到高壓油泵的回油管 處,匯總後經一根總的回油管（guǎn）一起流回燃 油箱。