WP.10柴油機Bosch係統油路詳解

　　

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

      CPN2-16雙缸直列式（shì）高壓（yā）泵,機油（yóu）潤滑,集成齒輪輸油泵；

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

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

      可以選用EDC7適用於中重型商用車（chē）,可（kě）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（yǐ）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（chái）油機的燃油管（guǎn）路,可 以分為低（dī）壓油路和高壓油（yóu）路兩部分。

 

一、低壓油路

       低壓油路又可分（fèn）為進油油路及回油油路。

        進（jìn）油油路:輸油泵將柴油從油箱中（zhōng）抽出經過柴油 粗濾器(帶油（yóu）水分離器)過濾後,再次經過燃油細濾器 過濾,此時油路分成兩部分,一部分經過進油計量閥 計量後送至高壓油泵柱塞腔,另（lìng）一部分（fèn）送至回油閥, 回油閥與進油（yóu）計量閥並聯,以保證（zhèng）進油計量（liàng）閥的輸入 端壓力恒定。

 

       該發（fā）動機的電控單元直接安裝在缸體上,基（jī）於ECU散熱考慮,ECU下方（fāng）安裝了（le）一個焊接座,利用經過燃油粗（cū）濾器的（de）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（yóu）,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接到高壓油泵（bèng）的回油管接頭上,然後一（yī）起通過總回油管回到油箱。

 

 1.濾清器

        為了增強濾清效（xiào）果,濰（wéi）柴WP10.336柴（chái）油機采用 了兩級串聯式濾清器,其中燃油（yóu）粗濾器帶有油水分離器且其上端蓋有手油泵和（hé）放氣螺釘,其下端裝有（yǒu）燃油含水率傳感（gǎn）器。

2.輸油泵

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

       由於濰柴WP10.336柴油（yóu）機（jī）為重型柴油機,為了滿足油門踏板最大開（kāi）度時噴油量的需要,該柴油機采用了ZP5型齒輪式兩級輸油泵。輸油泵（bèng）集成（chéng）在高壓（yā）油泵上,位於高壓油（yóu）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（lún）軸相連（lián）接,並用螺釘緊固。

 

     輸（shū）油泵的（de）一級主動齒輪為內齒輪,共37個齒,一級從（cóng）動（dòng）齒輪為外齒輪,共13個齒;輸油泵的一級從動（dòng）齒輪同軸連接了輸油泵的二級主動齒輪(外齒 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（dòng）的傳動比 為13:37,二級傳動的傳動（dòng）比為1:1,總傳動比為13:37。由此可（kě）見,輸油泵的轉速可 以達到高壓油（yóu）泵凸輪軸轉速的2.85倍,通 過采用二級傳動,輸油量可以有很大的提 高。

      輸（shū）油（yóu）泵一級主動齒輪及（jí）凸輪軸位置傳 感器信號輪為整體式,由半圓鍵與高壓油 泵（bèng）凸輪軸相（xiàng）連接。凸輪軸位置傳（chuán）感器信號 輪采用凸齒式,其（qí）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（le）一個判缸齒,用於確定（dìng）1缸壓縮 上止點位置。凸輪軸位置傳感器為（wéi）霍爾式。

                                       

       輸油（yóu）泵殼體集成了溢流閥和（hé）旁通閥總成,溢流閥總成由鋼（gāng）球、彈簧及緊固螺釘組成（chéng）;旁通閥總成由柱塞、彈簧及（jí）緊固（gù）螺釘組（zǔ）成。

                                

       當（dāng）輸油泵（bèng）的燃油壓出端（duān）壓力過大時,溢流閥打（dǎ）開,使（shǐ）燃油壓出端與 燃油吸入端（duān）短接,從而防止（zhǐ）由於壓力過高而造成（chéng）燃油細濾器破裂;旁通閥的（de）主（zhǔ）要作用是當（dāng）用手油泵泵（bèng）油時,旁通閥打開,向柱塞腔提供燃油通道,發動機（jī）正常工作時,旁通閥關閉（bì）。                        

                                 

       輸油泵後端蓋上有（yǒu）輸油泵進油（yóu）口(來自 燃油粗濾器)和（hé）輸油泵出油口(到燃油細（xì）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（yóu）泵總成用4個螺釘固（gù）定（dìng）在高壓（yā）油（yóu）泵 殼體後端。

                                                                    

3.進油（yóu）計量閥

 

      進油計（jì）量閥用三個螺釘（dìng）安裝在高壓油泵的進油位置, 用於調整進入柱塞的燃油供給量,從而調節共軌的燃油壓力值（zhí）。ECU根據加速腳踏板位置傳感器、增 壓壓（yā）力及溫度傳感器、凸輪軸位置傳感（gǎn）器、 曲（qǔ）軸位置傳感器等信號,確定高壓共軌內的 燃油壓力（lì）,並通過占空比（bǐ）PWM信號調節進 油計（jì）量閥,實現對共軌壓力的控製。共軌壓（yā） 力（lì）傳感器實時監測共軌內（nèi）燃油壓力,並將信 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（fá）實施（shī）反饋控製,最終實現對 共軌壓力的閉環控製（zhì）。

       Bosch EDC7係統進油計（jì）量閥采用進油端調節共（gòng）軌壓力（lì）的方式,當進油計量（liàng）閥不 通電時,其開度最（zuì）大。進油計量閥的供油特 性（xìng）如圖11所示。進油計量閥采（cǎi）用進（jìn）油端調節 軌壓的方式（shì）,避免了（le）燃（rán）油（yóu）的不必要壓縮（suō）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（gāo）壓油泵（bèng）的回 油位置,回油閥與進油計量（liàng）閥的 油（yóu）路並聯,其作用是確保進油計 量閥入口（kǒu）處的燃油壓力（lì）保持恒定,這也是 保證共軌係統正常工作（zuò）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（yóu）經回油管流回油箱。

                                        

       另外,還設置了泄油孔,其作（zuò）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（gè）種（zhǒng）原因卡死在常回（huí）油的 位置,會造成回油量（liàng）過大以及經過進油計量閥進（jìn）入柱塞腔的燃油（yóu）量（liàng）減（jiǎn）少,使共軌壓力（lì）不足,對發動機（jī）的性能有很大的影響（xiǎng）, 甚至造（zào）成（chéng）發動機不（bú）能啟動。

 5.零供油節流閥

       在進油計量閥與柱塞腔之間的進油通 道上,設置了零供油節（jiē）流閥,其 作用是將燃油中空氣及時排出,防止進入 柱塞腔以及當（dāng）發動（dòng）機熄火後,將管路中的 燃油及時回流至油箱。

二、高壓油路

        高壓油泵的柱塞將燃油加壓後通（tōng）過2根 高壓油管接到（dào）共軌上,共軌上有6根高壓油 管(長度相等)將高壓油送（sòng）至噴油器。

1.高（gāo）壓油泵

      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（gāng）直列柱塞式,采用機油（yóu）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（chéng）及（jí）2個供油單元（yuán）構成（chéng）,同時還集成了齒輪式輸油泵、進油計 量（liàng）閥、凸（tū）輪軸位置傳感（gǎn）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（bù）包含燃油的進油、回油油道以（yǐ）及機油的潤滑油道。兩（liǎng）個垂直空腔安裝供油單元及滾輪總（zǒng）成,下部空腔安 裝凸輪軸及前、後端蓋。殼體正麵部分有一塊銘（míng）牌,其上有一組十位數的編碼,為 Bosch的訂貨號,用於購買配件時（shí）使（shǐ）用。

          

(2)前、後端（duān）蓋

        前端蓋由鋼製材料製成,其內（nèi）部（bù）安裝 了（le）滑動軸承,用於支撐高壓油（yóu）泵（bèng）凸輪軸前 端;其外側內端麵安裝了（le）油封、內側外端 麵安裝了（le）O型圈用於機油的密封。前端蓋用 4個螺釘固（gù）定在高壓油（yóu）泵殼體的前端麵。

 

       後端蓋由（yóu）鑄鐵材料製成,其內部（bù）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（duān）麵安裝了O型圈用於機油 的密（mì）封,後端蓋上有凸輪軸位置（zhì）傳感器的 安裝孔。後（hòu）端蓋內側與（yǔ）高壓油泵殼體相連 接,外（wài）側與輸油泵（bèng）殼體連接。

 

(3)凸（tū）輪軸

       凸輪軸采用鋼製材料製成,軸上有兩（liǎng） 個凸輪,每個凸輪有三個相同的輪廓型線（xiàn）, 共計有6個相同（tóng）的輪廓型（xíng）線在圓周方向（xiàng）呈 60°間隔角均布。凸輪軸每轉動（dòng） 一圈,驅動柱塞進油、出油各6次,6個相 同的輪廓型線在圓周（zhōu）方（fāng）向上（shàng）呈（chéng）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（jǐng）分別（bié）支撐在 前、後端蓋上,采用滑動軸承（chéng）,機油（yóu）潤（rùn）滑（huá）。 凸輪軸（zhóu）前端的錐麵軸頸通過鍵與高壓油泵正 時齒輪（lún）連接,後端的圓柱麵軸頸通過鍵與輸 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（zǔ）滾輪總成,每個滾輪總成由滾輪體、滲（shèn） 碳（tàn）滾輪銷、滾（gǔn）輪(大、小滾輪各1個)等組（zǔ）成。 滾輪由凸輪軸的凸輪驅動,在柱塞彈簧的彈力作用 下（xià）,使滾輪與凸輪軸的凸輪始終（zhōng）保（bǎo）持接觸狀態,滾輪 體上端驅動（dòng）柱塞。

 

(5)供油單元

       共有（yǒu）兩組供（gòng）油單元,每組供油（yóu）單元由（yóu）柱塞、柱塞 套、進油（yóu）閥總成、出油（yóu）閥總成（chéng）及出油閥緊座等組成。進、出油閥總成（chéng）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（gè）螺釘固定在高油泵的殼體上。

 

1柱塞（sāi）

     為了提（tí）高（gāo）柱塞的耐磨性,其外表麵采用滲碳（tàn）處 理,表麵呈（chéng）黑色。柱塞上（shàng）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,並在柱塞彈（dàn）簧的（de）作 用（yòng）下與滾輪體可靠接觸。

 

2柱塞套

       柱塞套的2個O型圈之間（jiān）的外圓柱麵上,有兩個 小孔:A孔和B孔。A孔為泄油孔,與柱塞套（tào）下半部分 內（nèi）腔的環槽相通,其（qí）作用是將柱塞（sāi）與柱塞套之間（jiān）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）燃油通過高壓油（yóu）泵（bèng）殼體內部油道送至B孔,經B 孔及其內部（bù）的進油閥進入柱塞腔。柱塞（sāi）套內部（bù）空腔安 裝進、出（chū）油閥總成（chéng）,並（bìng）由出油閥緊座緊固。

 

3進油閥總成

      進油閥總成（chéng）由進油閥（fá）、進油閥體、進 油閥彈簧等（děng）組成。進油閥體的外（wài）圓柱麵上 有進油孔,與柱塞套進油孔B相通;進油閥 體垂直方向上有2個油孔（kǒng）,與柱塞腔相通（tōng）; 進油閥體上端麵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。在發動機不工作時,進油閥在進油閥（fá）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（yóu）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,通過定位銷與進油閥（fá）總成 連（lián）接並定位。發動機不啟動時,出油閥在 出油閥彈簧作（zuò）用下保持關閉（bì）。

 

(6)燃油吸入和加壓過程

        凸輪軸的轉（zhuǎn）動是通（tōng）過滾輪總成使（shǐ）柱塞 上下運（yùn）動（dòng）,完成燃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（yě） 向下運動,柱塞（sāi）上（shàng）端的燃油壓力減小,經 過進油計量閥計量後的燃油經過高壓油泵 內部油道,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（shǐ）進 油閥抬（tái）起（qǐ）並打開,燃油進（jìn）入柱塞腔,完成 燃油的（de）吸入過程。

                  

       當凸（tū）輪（lún）軸轉動時,隨著凸輪的上升, 驅動滾輪總成及柱塞向上運動,柱塞上端 的燃油壓（yā）力增大,使進（jìn）油閥首先關閉,隨 著柱塞繼續上移,燃油壓力不斷（duàn）提高, 當壓力超過出油閥彈簧（huáng）彈力時,出油閥打 開,加壓（yā）後的（de）燃油被送到共軌,完（wán）成燃油 的加壓過程。

                                     

2.共軌

       濰柴WP10.336柴（chái）油機采用了LWR型 激光焊（hàn）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（guǐ）與噴油（yóu） 器高壓油管（guǎn）的接頭內部裝（zhuāng）有流量限製器。

(1)共軌壓力傳感器

         共軌（guǐ）壓力傳感器由焊（hàn）接在壓力裝置上 的集（jí）成傳感器（qì）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（yòng）在傳感器膜片上。將 壓（yā）力信號（hào）轉（zhuǎn）換為電信號的傳感器部件(半導 體裝置)也安裝在此膜片上,傳感器產生的 信號被輸入一個用於放大拾取信號並將它（tā） 送入ECU的檢測（cè）回路中。

 

共軌壓力傳感器（qì）的工作（zuò）過程:共軌壓力作用在（zài）膜片上,導致膜片形狀發生變化,膜片形狀變化時,連接於（yú）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（biàn）化,信號電壓的變化範圍為（wéi） 0~70mV(與（yǔ）共軌壓力有關),並且被放大 電路增幅至0.5~4.5V。

(2)限壓閥

       限壓（yā）閥為一機械式閥門,壓力過大時,限壓閥將打開回油（yóu）通道,來限製最大 共軌壓（yā）力,限壓閥允許的瞬時最大共軌（guǐ）壓 力為係統的額定壓力加5MPa左右。

(3)流量限製器

         流量限製器的金（jīn）屬外殼兩端有外螺 紋,上端擰在共軌上,下端用來（lái）擰入噴油 器的進油管。外殼兩端有孔,分（fèn）別與共軌 及噴油器進油管相通。流量限製器內部有 一個活塞（sāi）,一根彈簧將此（cǐ）活塞向共軌方向 壓（yā）緊。活塞上的縱向孔連接進油孔和（hé）出油 孔,縱向孔直徑在末端是縮小（xiǎo）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（yóu）器可能 出現持續噴油的現象。為此,當共軌流出 的油量（liàng）超過最大流量時,流量（liàng）限製器（qì）將（jiāng）自 動關閉流向相應噴油器的進油（yóu）口,防止繼 續噴油。

3.噴油器

        濰柴WP10.336柴油機采用了CRIN2 標準3型6孔式噴油器（qì）,噴油器由（yóu）噴油器（qì） 體、孔式噴（pēn）油嘴總成、液壓伺服係統以及電磁閥總成等組成。噴油器上有一組十位數的編碼,為Bosch的（de）訂貨號,用於購買配件時使用。

 

(1)噴油器體

         噴油器體是噴油器的（de）基礎件,其下（xià）端安裝孔式噴油嘴總成,液壓伺服係統及電（diàn） 磁閥總成安裝在噴油器體上部的空腔內, 其上（shàng）半部（bù）有進油孔和回油孔（kǒng）,外圓柱麵上（shàng） 有一個密封的O型圈,其內部有進油及回油 油道。

                 

(2)孔（kǒng）式噴油嘴總成

         孔式噴油嘴（zuǐ）總成（chéng）由針閥（fá）、針（zhēn）閥體、針 閥彈簧、彈簧座及噴油嘴螺紋套等組（zǔ）成。針閥的工作麵采（cǎi）用滲碳處理,針（zhēn）閥 與傳統柴油機的噴油（yóu）器針（zhēn）閥類似,帶有承 壓錐（zhuī）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（tǐ）上的 進油孔對齊,在針閥彈簧的作用下,針閥 關閉。噴油（yóu）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（tǐ）下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電磁閥（fá）總成由（yóu）電磁閥、電磁閥彈簧、電樞軸、電（diàn）樞軸盤及複位彈簧等組（zǔ）成。電磁閥（fá）總成上端有兩（liǎng）個電接線柱(接線 時,不需要區分位置（zhì）),兩接線柱中間為一 絕緣體。電磁閥內部空腔內安裝了電（diàn）磁閥 彈簧（huáng）、電樞軸、電樞盤及複（fù）位彈簧。電磁 閥由發動機電控單元通過占空比PWM信號 控製,通過較高的（de）電壓(接近100V)驅動, 實現大的驅動電流(實現電樞軸迅速抬起)。采用電源（yuán）電壓(24V)驅動時,是為（wéi）了實現維持電流(基於節能考慮)。

        發動機控製單元通過對（duì）噴油器（qì）電磁（cí）閥 的控製,來實現對噴油正（zhèng）時（shí）、噴油量以及 噴油（yóu）規律(預噴+主噴)的控（kòng）製。

 

(4)液壓伺服係統

                

      液壓伺（sì）服係統由球閥、球閥座、控製 活（huó）塞及推（tuī）杆等組成。球閥安裝在 控製活塞回油節流孔（kǒng）的上端（duān）,其上端與（yǔ）球 閥座接觸,球（qiú）閥座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, 電樞軸與球閥座、球（qiú）閥座與球閥能夠可靠 接觸,使回油節流孔保（bǎo）持關閉。控製活塞 上有進油節流孔及回油節流孔,進油節流 孔與噴油器的進油道相（xiàng）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)噴油器的（de）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,將球閥座及球閥壓在控（kòng） 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頂部的壓（yā） 力大於（yú）作用在針閥承壓麵上的壓力,再加（jiā） 上針（zhēn）閥彈簧向下的彈力作用,針閥被迫進 入閥座,將高壓（yā）油（yóu）道與燃燒室隔離,噴油 器不噴油。

       當噴油器的電磁（cí）閥通電時,電（diàn）樞軸克 服彈簧的彈力將球閥座及球閥略微升起（qǐ）, 使回油節流孔打開,針閥控製腔的壓力減 小,作用在液（yè）壓伺（sì）服係統中推（tuī）杆頂（dǐng）部的壓 力也隨（suí）之下降。一旦壓力小於作用於噴油嘴針閥承壓麵上的壓力時,針閥上升,燃 油經（jīng）噴油嘴噴孔噴入（rù）燃燒室。此外,噴油 器內部泄漏（lòu）的燃油,通過噴油器（qì）回油管和 共軌（guǐ）的（de）回油管一起接到高壓油泵的回油管（guǎn） 處,匯（huì）總後經一根總（zǒng）的（de）回油管一起（qǐ）流回燃 油箱。