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（duì）Bosch在中（zhōng）國運用最（zuì）廣泛的（de）平台CRSN2-16共軌係統的油路進行詳細講解。CRSN2-16係統適用於中重型商用車,係統最高壓（yā） 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（kě）選裝三種高壓油泵：

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

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

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

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

     

      濰（wéi）柴WP10.336柴（chái）油機的（de）燃油管（guǎn）路,可 以分為低壓（yā）油路和高壓油路兩部分。

 

一、低壓油（yóu）路（lù）

       低壓油路又可分為進（jìn）油油（yóu）路及回油油路。

        進油油路:輸油泵將柴油從油箱中抽出經過柴油 粗（cū）濾（lǜ）器(帶油水分離（lí）器)過濾後,再次經過燃油細濾（lǜ）器（qì） 過（guò）濾,此（cǐ）時油路分成兩部分,一部分經過進油計量（liàng）閥 計（jì）量（liàng）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（yóu）計量閥並聯,以保（bǎo）證進油計（jì）量閥的（de）輸入 端壓力恒定。

 

       該發動機的電控單元直（zhí）接安裝在缸體上（shàng）,基於ECU散熱考慮,ECU下方安裝了一個焊接座,利用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ECU散熱。

 

        回油油路:6個噴油器的回（huí）油總管、共軌限壓閥的回油管都接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（wéi）了增強濾清效果,濰柴WP10.336柴油機采用 了兩級串聯式濾清器,其（qí）中燃油粗濾器（qì）帶有油水分離器且其上端蓋有手油泵（bèng）和放氣螺釘,其下端裝（zhuāng）有（yǒu）燃油含水率傳感器。

2.輸油泵

       輸油泵的作用是將燃油從油箱吸入,過濾後（hòu）將燃油提供給進油計量閥,計量後再（zài）送至柱塞腔。

       由於濰柴WP10.336柴油機為重型柴（chái）油機,為了滿足油門踏板最大開度時噴油量的需要,該柴油機采用了ZP5型齒輪式兩級（jí）輸油泵。輸油泵集成在高壓油泵上,位於高壓油泵的後（hòu）端。輸油泵的一級主動（dòng）齒輪通過半圓鍵與高壓油（yóu）泵的凸輪軸相連接,並用螺釘緊固。

 

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

 

       輸油泵一級傳動的傳動比 為（wéi）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（zhuǎn）速（sù）可 以達到高壓（yā）油泵凸輪軸轉速的（de）2.85倍,通 過采用二級傳動,輸油量可以有很大的提 高。

      輸油泵一級（jí）主動齒輪及凸輪軸位置傳（chuán） 感器信號輪為整體式（shì）,由半圓鍵與高壓油 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（chǐ）數為缸（gāng）數+1個,共7 個,其（qí）中6個信號齒為圓周（zhōu）方向（xiàng）120°均 布,增加了（le）一個判（pàn）缸（gāng）齒,用於確定1缸壓（yā）縮 上止點位置。凸輪軸位置（zhì）傳感器為（wéi）霍爾式。

                                       

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

                                

       當輸油泵（bèng）的燃油（yóu）壓出端壓力過大時,溢流閥（fá）打（dǎ）開（kāi）,使燃油壓出端與 燃油吸入端短接,從（cóng）而防（fáng）止由於壓力過高而造成燃油細濾器破裂;旁通閥（fá）的（de）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,旁通閥關（guān）閉。                        

                                 

       輸油泵後端（duān）蓋上（shàng）有（yǒu）輸油泵進油口(來自 燃油粗濾器)和輸油泵出油（yóu）口（kǒu）(到燃油（yóu）細濾 器),並（bìng）有向（xiàng）上的安（ān）裝標記,原因 在於進油節流（liú）孔直徑較小,而出油口直徑 大。輸油泵總（zǒng）成用4個螺釘固定在高壓油泵 殼體後端。

                                                                    

3.進油計量閥

 

      進油計量閥用（yòng）三個螺釘（dìng）安裝在高壓油泵的進油位置, 用於調整進入（rù）柱塞的燃油供給量,從（cóng）而調節（jiē）共軌的燃油壓力值。ECU根據加速腳踏板位置傳感器（qì）、增 壓壓（yā）力及溫度傳感器、凸輪軸位置傳感器、 曲軸位（wèi）置傳感器等信號,確定高壓共軌內的 燃油壓（yā）力,並通過占空比PWM信號調節進 油計量閥,實現對共軌（guǐ）壓力的控製。共軌壓 力傳感器實時監測（cè）共軌內（nèi）燃油壓力,並將信 號提供給發動機控製單元（yuán）,發動機控製單元 再對進油計量閥實施反饋控製,最終（zhōng）實現對 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（diàn）時（shí）,其（qí）開度最大。進油計量閥的供油特 性如圖11所（suǒ）示。進（jìn）油計量閥采用進油（yóu）端調節 軌壓的方式,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高。

       

4.回（huí）油閥

        回油閥通過螺紋安裝在高（gāo）壓油泵的回 油位置（zhì）,回油閥與進油計量閥的 油路並聯,其作用是確保進（jìn）油計 量閥（fá）入口（kǒu）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, 進油孔的燃油來自輸油泵（bèng）加壓後且（qiě）經過 細濾器過濾後的燃油,當進油壓力超過設定值時（shí）,燃油壓力克服回油（yóu）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（jí）時（shí）排出（chū）,防止影響 回油閥的正常工（gōng）作。

                                          

       若回油閥因各種原因卡死在常回油的 位置,會造成回（huí）油量過大以及經過進油計量閥進入柱塞腔的燃油量減少,使共軌壓力不足,對發（fā）動機的性能（néng）有很大（dà）的影響, 甚（shèn）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排出（chū）,防止（zhǐ）進入 柱塞腔以及當發動機熄火後（hòu）,將管路中的 燃油及時回流至油箱。

二、高（gāo）壓油路

        高壓油泵的柱塞將燃油加壓後通過2根 高壓（yā）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.高壓油泵

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

      CPN2.2高壓油泵主要由（yóu）殼體、前（qián）後端 蓋、凸（tū）輪軸、2個滾輪總成及2個供油單元構成,同（tóng）時（shí）還集成（chéng）了齒輪（lún）式輸油泵、進油（yóu）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（yóu）的進油、回油油道以及機油的潤（rùn）滑油道。兩個垂直空腔安裝供油單元及滾輪（lún）總（zǒng）成,下部空腔安 裝凸輪（lún）軸及前、後端（duān）蓋。殼體正麵部分有一塊銘牌,其上（shàng）有（yǒu）一組（zǔ）十位數的編碼,為 Bosch的訂貨號,用於購買（mǎi）配件時使用（yòng）。

          

(2)前（qián）、後端蓋

        前（qián）端蓋由鋼製材料製（zhì）成,其內部（bù）安（ān）裝 了滑動軸承,用於支撐（chēng）高壓油（yóu）泵凸輪軸前 端;其外側內（nèi）端麵安裝了油（yóu）封、內側外端 麵安裝了O型圈用於機（jī）油的密封。前端蓋用（yòng） 4個螺釘固定在高壓油泵（bèng）殼體的前端（duān）麵。

 

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

 

(3)凸輪軸

       凸輪軸采用鋼（gāng）製材料製成（chéng）,軸上有兩 個凸輪,每個凸輪有三個相同的輪廓（kuò）型線, 共計有6個（gè）相同的輪廓型線在圓周（zhōu）方向呈 60°間隔角均布。凸輪軸（zhóu）每轉動 一圈,驅動柱塞進油（yóu）、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（gòng）軌的供油更均勻。

                                                

      凸輪軸的前、後端軸頸分別支撐在 前（qián）、後端蓋（gài）上,采用（yòng）滑（huá）動軸承（chéng）,機油潤滑。 凸輪（lún）軸前端的錐麵軸頸通過（guò）鍵與高壓油泵正 時（shí）齒輪連接,後端（duān）的圓柱麵軸頸通過鍵與輸 油泵一級主動（dòng）齒輪及凸（tū）輪軸位置傳（chuán）感（gǎn）器信（xìn）號（hào） 輪相連接。

 

(4)滾輪總成

         共有兩組滾輪（lún）總成,每個（gè）滾輪總成由滾輪體、滲 碳滾輪銷、滾輪(大、小滾輪各1個)等組成。 滾輪（lún）由凸輪軸的凸輪驅動（dòng）,在柱塞彈簧的彈力作用 下,使滾輪與凸輪軸的凸（tū）輪始終保持接觸狀態,滾（gǔn）輪 體上端驅動柱塞。

 

(5)供油單（dān）元

       共有兩組供油單元,每組供油單元由柱塞、柱塞 套、進油閥總成、出油閥總成及出油閥緊座等（děng）組成（chéng）。進、出（chū）油閥總成安裝在柱塞套與出油閥緊座（zuò）之間的空腔內,每組供油單元用（yòng）兩個螺釘（dìng）固定在高油泵的殼體上。

 

1柱塞（sāi）

     為了提高柱塞的耐磨性,其外表麵（miàn）采用滲碳（tàn）處 理,表麵呈黑色。柱（zhù）塞上端的外圓柱麵與柱塞套精密 配合,柱塞下端卡在彈簧座槽中,並在（zài）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（zhī）間的外圓柱麵上,有（yǒu）兩（liǎng）個 小孔:A孔和B孔（kǒng）。A孔（kǒng）為泄（xiè）油孔,與柱塞套（tào）下半部分 內腔的環槽相通,其作用是將柱塞與柱塞套之間泄漏 的燃油返回到進油端;B孔為（wéi）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（zhì）B孔,經B 孔及其內部的進油閥進入柱塞腔。柱塞套內部空（kōng）腔安 裝進、出（chū）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（tǐ）、進 油閥（fá）彈簧等（děng）組成。進油閥體的外圓柱麵上 有進油孔,與柱塞套進油孔B相通（tōng）;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（liǎng）個定位銷（xiāo）安裝孔,通 過定位銷與出油閥（fá）總成連接並定（dìng）位。在（zài）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

        出油閥總成由出油閥、出油閥體、出（chū） 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（xiāo）與進油（yóu）閥總成 連接並定（dìng）位。發動（dòng）機不啟動時,出油閥（fá）在 出油閥彈簧作用下保持關閉。

 

(6)燃油吸入和加壓過程

        凸（tū）輪軸（zhóu）的轉動是通過滾輪總成使柱（zhù）塞 上（shàng）下運動,完（wán）成燃油的吸入和加（jiā）壓過（guò）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（zhù）塞也 向下運動（dòng）,柱（zhù）塞（sāi）上端的燃油壓（yā）力減小,經 過進油計量閥計量後（hòu）的燃油經過高壓油泵 內（nèi）部油（yóu）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 油閥抬起並打開,燃油進入柱塞腔,完成 燃油的吸入過程。

                  

       當凸輪軸轉（zhuǎn）動時,隨著凸（tū）輪的上升（shēng）, 驅動滾輪總成（chéng）及柱塞向上運動,柱塞上端（duān） 的（de）燃油壓力增大,使進油閥首先關閉,隨 著柱塞繼續上移,燃油壓力不斷提高, 當壓力超過出（chū）油閥彈簧彈（dàn）力時（shí）,出油閥打 開,加壓後（hòu）的燃油被送到共軌,完成燃油 的加壓過程。

                                     

2.共軌

       濰柴WP10.336柴油（yóu）機采用了LWR型 激光焊接（jiē）共軌,共軌前端安裝（zhuāng）了共軌壓力 傳感器,後端安裝了（le）限（xiàn）壓閥,共軌與（yǔ）噴油（yóu） 器高壓油管的接頭內部裝有流量限製器。

(1)共軌壓力傳感器

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

        燃油通過共軌上的孔流向共軌壓力傳 感器,燃油壓力作用在傳感器膜（mó）片上。將 壓力信號轉換（huàn）為電信號的傳感器部（bù）件(半導 體裝置)也安裝在此（cǐ）膜片上,傳感器產生的（de） 信號被輸入一個用於放大拾取信號（hào）並將它 送入ECU的檢測回路中（zhōng）。

 

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

(2)限壓閥（fá）

       限壓閥為一機械式閥門,壓力過大時,限壓閥將打開回油通道,來限製最（zuì）大 共軌壓力,限（xiàn）壓閥允（yǔn）許的瞬時最大共軌壓 力為係統的額定壓（yā）力加5MPa左（zuǒ）右。

(3)流量限製器

         流量限製（zhì）器的金屬（shǔ）外殼兩端有外螺 紋,上端擰在共軌上,下端用來擰入噴油 器的進油（yóu）管。外殼兩端有孔,分別與共軌 及噴油器（qì）進油管相通。流（liú）量限製器內部有 一個活（huó）塞,一根彈簧將此活塞向共軌方向 壓緊。活塞上的（de）縱向孔連接進油孔和出油 孔,縱向孔（kǒng）直徑在末端是縮小（xiǎo）的,具有（yǒu）精 確計量節流孔的作用（yòng）。

                                                

      流量限製器（qì）的作用是防止噴（pēn）油（yóu）器可能（néng） 出現持續噴油的現象。為此,當共軌（guǐ）流出 的（de）油量超過最大（dà）流量時,流量限製器將自 動關閉流向（xiàng）相（xiàng）應噴（pēn）油器的（de）進（jìn）油口,防（fáng）止繼 續噴油。

3.噴（pēn）油器

        濰柴WP10.336柴（chái）油機采用了CRIN2 標準3型6孔式噴油器,噴油器由噴油（yóu）器 體、孔式噴油嘴總成、液壓伺（sì）服係統以（yǐ）及電磁閥總成等組成。噴油器上有一組十位數的編碼,為Bosch的（de）訂（dìng）貨號,用於（yú）購買配件時（shí）使（shǐ）用。

 

(1)噴油器體

         噴油器體是（shì）噴油器的基礎件,其下端安裝孔式噴油嘴（zuǐ）總成,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, 其上半部有進油孔和回油孔,外圓柱麵上 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（zǒng）成

         孔（kǒng）式噴油嘴總成由針閥、針閥體（tǐ）、針 閥彈簧、彈簧座（zuò）及噴油嘴螺紋套等組成（chéng）。針（zhēn）閥的工作麵采用滲碳處理,針閥 與傳統柴油機（jī）的噴油（yóu）器針閥類似,帶有承 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（guò）定位銷定位,安裝 後確保針（zhēn）閥體上（shàng）的進油（yóu）孔與噴油器體上的 進油孔對齊,在針閥彈簧的（de）作用下,針閥（fá） 關閉。噴油嘴螺紋套將針（zhēn）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（cí）閥（fá）總成由電磁閥、電磁閥彈簧、電樞軸（zhóu）、電樞軸盤及複（fù）位彈簧等（děng）組（zǔ）成。電磁閥總成上端有兩個電接（jiē）線柱(接線 時,不需要區分位置),兩接線（xiàn）柱中間為一 絕緣體。電磁閥內部空（kōng）腔內安裝了電磁閥 彈簧、電樞軸、電樞盤及複位彈簧。電（diàn）磁 閥由發動（dòng）機電（diàn）控單元通過（guò）占空比PWM信號 控（kòng）製（zhì）,通過較高的（de）電（diàn）壓(接近100V)驅（qū）動, 實現大的驅動電流(實現電（diàn）樞軸迅速抬起)。采用電源電壓（yā）(24V)驅動時,是為了實（shí）現維持電流（liú）(基於節能考慮)。

        發動機控製單元通（tōng）過對噴油器電（diàn）磁（cí）閥 的控製,來實現對噴油正時、噴油量以及 噴油規律(預噴+主噴)的控製。

 

(4)液壓伺服係統

                

      液壓伺（sì）服係統由球（qiú）閥、球閥座、控製 活塞及推杆等組（zǔ）成（chéng）。球閥安裝在 控製活塞回油節流孔的上端,其上端與球 閥座接觸,球閥座（zuò）與電磁閥總（zǒng）成的（de）電樞軸 接觸,在電磁閥彈簧向下（xià）的彈力作用下, 電樞軸與球（qiú）閥座、球閥座與球閥能夠可靠 接（jiē）觸（chù）,使（shǐ）回油節流孔（kǒng）保持關閉。控（kòng）製活塞 上有進油節流孔及回油節流（liú）孔,進油節流 孔與噴油（yóu）器的進油道相通。推杆上 端安裝在控製活塞的內部空腔中,下端與 針閥接觸。

               

(5)噴（pēn）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,將球閥（fá）座及球（qiú）閥壓（yā）在控 製活塞的回油節流孔上,使回油節流孔關 閉,作用在液壓伺服係統中推杆（gǎn）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（zhēn）閥（fá）被迫進 入閥（fá）座,將高壓油道與燃燒室隔離,噴油 器不噴油。

       當噴油（yóu）器的電磁（cí）閥（fá）通電時,電樞軸克 服彈（dàn）簧的彈力將球閥座（zuò）及球閥略（luè）微（wēi）升（shēng）起, 使回油節（jiē）流（liú）孔打開,針閥控（kòng）製腔的壓力減 小,作用在液壓伺（sì）服係（xì）統中推杆頂部的壓 力也隨之下降。一旦壓力小（xiǎo）於作用於噴（pēn）油（yóu）嘴（zuǐ）針（zhēn）閥承壓麵上的壓力時,針閥上升,燃 油經噴油嘴噴（pēn）孔噴入燃燒室。此外,噴油 器內部泄漏的燃油（yóu）,通過噴油器回油管（guǎn）和 共軌的回油管一起接到（dào）高壓油（yóu）泵的回（huí）油管 處,匯總後經一根總的回油（yóu）管一（yī）起流回燃 油箱。