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Bosch在中國運（yùn）用最（zuì）廣泛的平台CRSN2-16共軌（guǐ）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 力可達（dá）160MPa,可滿足國III、國IV等排放標準。該（gāi）係統采用了CRIN2-16型噴油器,可選裝三種（zhǒng）高壓油（yóu）泵：

      CPN2-16雙缸直列式高壓泵,機油潤滑,集成齒輪輸油泵；

      CP3.3N-16/18三缸徑向柱塞高壓泵, 集（jí）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;

      可以選用EDC7適用於中重型商用車,可直接發動（dòng）機安（ān）裝,EDC16適用於乘（chéng）用車和（hé）輕中型商用車,底（dǐ）盤安裝以及EDC17博世最新一代全球化平台（tái）,可（kě）集成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（yóu）路和高壓油路兩部分。

 

一、低壓油路（lù）

       低壓油路又可分為進油（yóu）油路及（jí）回油油（yóu）路。

        進油油路:輸油泵將柴油從油箱中抽出經過（guò）柴油 粗濾器(帶（dài）油水（shuǐ）分離器)過濾後,再次經過燃油細濾器 過濾（lǜ）,此時油路分成兩部分,一部分（fèn）經過進油計量閥 計量後送至（zhì）高壓油泵柱塞腔,另一部分送至回（huí）油閥, 回油閥與進（jìn）油計量閥並聯,以保證進油計量閥的輸入 端壓力恒定。

 

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

 

        回（huí）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（gāo）壓油泵的回油管接頭上,然後一起通過總回油（yóu）管回（huí）到油箱。

 

 1.濾清器（qì）

        為了（le）增強濾清效（xiào）果,濰柴WP10.336柴油機（jī）采用 了兩級串聯式濾清器,其中燃油粗（cū）濾器帶有油水分離器且其（qí）上（shàng）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

       輸油泵的作用是將燃油從油箱（xiāng）吸入,過（guò）濾後將燃油提供給（gěi）進油計量閥,計量後（hòu）再送至柱塞腔。

       由（yóu）於濰柴WP10.336柴油機為重型（xíng）柴油機,為了滿足油門踏板最大開度時噴（pēn）油量的需要,該柴油機采用了ZP5型齒輪式兩級輸油泵。輸油泵集成在高壓油泵上（shàng）,位於（yú）高壓油泵的後端。輸油泵的一級主動（dòng）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（jí）主動齒輪為（wéi）內齒輪,共37個齒,一級從動（dòng）齒輪為外齒輪,共13個齒;輸油泵的一級（jí）從動齒輪同軸連（lián）接（jiē）了輸油泵的（de）二級主動齒輪(外齒 輪,10個齒),二級從動齒輪也是外齒（chǐ）輪, 10個齒。

 

       輸油泵一級傳動的傳動比 為13:37,二級傳動的（de）傳動比（bǐ）為1:1,總傳動（dòng）比為13:37。由此（cǐ）可（kě）見（jiàn）,輸油泵的轉速可 以達（dá）到高壓油泵凸輪軸轉速（sù）的2.85倍（bèi）,通（tōng） 過采用二級傳動,輸油量可以有很大的提 高。

      輸油（yóu）泵一級主動齒輪及凸輪（lún）軸位（wèi）置傳 感器信號輪為整體式,由半圓鍵與高壓油 泵凸輪軸相連接。凸輪軸位置傳感器信號 輪采用凸齒式,其（qí）齒數為缸數+1個,共7 個,其中6個（gè）信號齒為圓周方向120°均 布,增加了一個判缸齒,用於（yú）確定1缸壓縮 上止點位置。凸輪（lún）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總成,溢流（liú）閥總成由鋼球、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（lì）過大時,溢流閥打開,使燃油壓出（chū）端與 燃油吸入端短接,從（cóng）而防止由於壓力過高而造（zào）成燃油細濾器破裂;旁（páng）通閥（fá）的主要作用是當用（yòng）手油泵泵（bèng）油時,旁通閥打開（kāi）,向柱塞腔提供燃油通道,發動機正常工作時,旁通閥關閉。                        

                                 

       輸油泵後端蓋上有輸油泵進（jìn）油口（kǒu）(來自 燃油粗濾器（qì）)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（jìn）油節流孔直徑較小,而出油（yóu）口直徑 大。輸油泵總成用4個螺釘固定在高壓（yā）油泵（bèng） 殼體後端。

                                                                    

3.進（jìn）油計量閥

 

      進油計量閥用三個螺釘安裝在高壓油泵的進油位（wèi）置, 用於調整進入柱塞的燃油供（gòng）給量,從而調節共軌的燃油壓（yā）力值。ECU根據加速腳踏板位置傳感器、增 壓壓力及溫度傳感器、凸輪軸位置傳感器、 曲軸（zhóu）位置傳感器等信號（hào）,確定高（gāo）壓共軌內的（de） 燃油壓力,並通過占空（kōng）比PWM信號調節進 油計量閥,實現對（duì）共軌壓力的控製。共軌壓 力傳感器實時監測共（gòng）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（kòng）製單元 再對進油計量閥實施反饋控（kòng）製,最終實現對 共軌（guǐ）壓力（lì）的閉環控製。

       Bosch EDC7係統進油計量閥采用進油端調節共軌壓力的方（fāng）式,當進油計量閥不 通電時,其開度最（zuì）大。進油計量閥的供油（yóu）特 性如圖11所示。進油計量閥采（cǎi）用進（jìn）油（yóu）端調節 軌壓（yā）的方式,避免了燃油的不必要（yào）壓縮所造 成的發動機功率耗（hào）損以及燃油（yóu）溫度的（de）升高。

       

4.回油（yóu）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（yóu）路並聯,其（qí）作用是確（què）保進油計 量（liàng）閥入（rù）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（kǒng）的燃油來自輸油泵加壓後且經過 細濾器過濾後的燃油,當進（jìn）油壓力（lì）超過設定（dìng）值時,燃油壓力克服回（huí）油閥內的（de）彈簧彈 力（lì）,回油孔打開,將燃油經（jīng）回油管流回油箱。

                                        

       另外,還設置了（le）泄油孔,其作用是將 回油閥內泄露的燃油及時排出,防（fáng）止影響 回油閥的正常工（gōng）作（zuò）。

                                          

       若回油閥因各種原因卡死（sǐ）在（zài）常回油的 位置,會造成回油（yóu）量過大以及經過進油計量閥進入柱（zhù）塞腔的燃油量減少,使共軌壓力（lì）不（bú）足,對發動機的性（xìng）能有很大的影響（xiǎng）, 甚至造成發動機不能啟動。

 5.零供油節流閥

       在進油計量閥與柱塞腔之間（jiān）的進（jìn）油（yóu）通 道上,設置了零供油節流閥,其 作用是將燃油中空氣及時排出,防止進入 柱塞腔以及當發動機（jī）熄火後,將管路（lù）中的（de） 燃（rán）油及時回流至油箱。

二、高壓油路

        高壓油泵（bèng）的柱塞將燃油加壓（yā）後通過2根 高壓油（yóu）管接到共軌上,共軌上有6根高壓油 管(長度相等（děng）)將高壓油送至噴油器。

1.高壓油泵

      濰柴WP10.336柴（chái）油（yóu）機采用了CPN2.2 高壓油泵,最高壓（yā）力可達160MPa。該高壓 油泵為雙缸（gāng）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（duān） 蓋、凸輪軸、2個滾輪總成及2個供油單（dān）元構成,同時還集成（chéng）了齒輪式輸油泵、進油計 量閥（fá）、凸輪軸位置傳感器等。

 

(1)殼體

        殼體是高壓油泵（bèng）的基礎件,由鋁合 金鑄造而成。其（qí）內（nèi）部（bù）包含燃油的進油、回油（yóu）油道以及機油的潤滑油道。兩（liǎng）個垂直空腔安裝供油單（dān）元及滾輪總成,下部空腔安 裝凸輪軸及前、後端蓋。殼體正麵部分（fèn）有一塊銘（míng）牌,其上有一組十位數的編（biān）碼,為 Bosch的訂貨號,用於（yú）購買配件（jiàn）時使用。

          

(2)前、後端蓋（gài）

        前（qián）端（duān）蓋由鋼製材（cái）料製成,其內部安裝 了滑動（dòng）軸承,用（yòng）於支撐高（gāo）壓油泵凸輪軸前 端（duān）;其外側內端麵安裝（zhuāng）了油封、內側外端 麵安裝（zhuāng）了O型圈用於機油的密封。前端蓋用 4個螺（luó）釘固定在高（gāo）壓（yā）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（dòng）軸承（chéng）,用於支撐高壓油泵（bèng）凸輪軸後 端,其內側外端麵安裝了O型圈用於機油 的（de）密封,後端蓋上有凸輪軸位置傳感器的 安裝孔。後端蓋內（nèi）側與（yǔ）高（gāo）壓（yā）油泵殼體相（xiàng）連 接（jiē）,外側與（yǔ）輸油泵殼體連接。

 

(3)凸輪軸（zhóu）

       凸輪軸采用鋼（gāng）製（zhì）材料製成,軸上有兩 個凸輪,每個凸輪有三個（gè）相同的輪廓型線, 共計有6個相同的輪廓型線在圓周方向呈 60°間隔角（jiǎo）均布（bù）。凸輪軸每轉動（dòng） 一（yī）圈,驅（qū）動柱塞進油、出油各6次,6個相 同的輪廓型線在圓（yuán）周方向上呈60°均（jun1）布, 可以使高壓油泵向共軌（guǐ）的供油更均勻。

                                                

      凸（tū）輪軸（zhóu）的前、後端軸頸分別支撐在 前、後（hòu）端蓋上,采用（yòng）滑動軸承,機油潤滑。 凸（tū）輪軸前端的錐麵軸頸通過鍵與（yǔ）高壓油泵正 時（shí）齒輪連接（jiē）,後端的圓柱麵軸頸通過鍵（jiàn）與輸 油泵一級主動齒輪及凸輪軸位置傳感器（qì）信號 輪相連接。

 

(4)滾輪總成

         共有兩組（zǔ）滾輪（lún）總成（chéng）,每個滾（gǔn）輪總成由滾輪體、滲 碳滾輪銷（xiāo）、滾輪(大（dà）、小滾輪各（gè）1個（gè）)等組成。 滾輪（lún）由凸輪軸的凸輪驅動,在柱塞彈簧的（de）彈力作用 下,使滾輪（lún）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

       共有兩組供油單元,每組供油單元由柱塞、柱塞 套、進油（yóu）閥總成、出油閥總成及出油（yóu）閥緊座等組成。進、出油閥總成安裝在柱塞套與（yǔ）出油（yóu）閥緊座之間的空腔（qiāng）內,每組供油單元用（yòng）兩個螺釘固定在高油（yóu）泵（bèng）的殼體上。

 

1柱塞

     為了提高（gāo）柱塞的耐磨性（xìng）,其外表（biǎo）麵采用滲碳處 理,表麵（miàn）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（kǎ）在（zài）彈簧座槽中,並在柱塞彈簧的作 用下與滾輪體可靠接觸。

 

2柱塞套（tào）

       柱塞套的2個O型圈之間的（de）外圓柱麵上,有兩個 小孔:A孔和B孔。A孔為泄油孔,與柱塞套下半部分 內腔（qiāng）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（duān）;B孔為進油孔,進油計量閥計 量後的燃油通過（guò）高壓油（yóu）泵殼體內部油道送至B孔,經B 孔及其內部的進油閥進入柱塞腔。柱塞套內（nèi）部空腔安（ān） 裝進、出（chū）油閥總成,並由（yóu）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 油閥彈簧等組成。進油閥體（tǐ）的外圓柱麵上 有進油孔,與柱塞套進油孔B相（xiàng）通;進油閥 體垂直方向上有2個油孔,與柱塞腔相通; 進油閥體（tǐ）上端麵有兩個定位銷安裝孔,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（huáng）的作 用下保持關閉。

 

 4出油閥總成

        出油閥（fá）總成由出油閥、出油閥體、出 油閥彈（dàn）簧等組成。出油（yóu）閥體（tǐ）下端麵有兩個 定位銷安裝孔,通過定位銷與進油閥總成 連接並定（dìng）位。發動（dòng）機不啟動時,出油閥在 出油（yóu）閥彈簧作用下保持關閉。

 

(6)燃（rán）油吸入和加（jiā）壓過程

        凸輪軸的轉動（dòng）是通過滾輪（lún）總成使柱塞 上（shàng）下運動,完成燃油的吸入和加壓過（guò）程。

       當柴油機帶動高壓油泵凸輪軸轉動（dòng） 時,隨著凸輪（lún）的下降,滾輪總成及柱塞也 向下運動,柱塞上（shàng）端的燃（rán）油壓力減小,經 過（guò）進油（yóu）計量閥計量後的燃油經過高壓油泵 內部（bù）油道,通（tōng）過（guò）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,使進 油閥抬起（qǐ）並打開,燃油進入（rù）柱塞腔,完成 燃油的吸入過程。

                  

       當凸輪（lún）軸（zhóu）轉動時,隨著凸輪的上升, 驅（qū）動滾輪總成及柱塞向上運動,柱（zhù）塞上端 的燃油壓力（lì）增大,使（shǐ）進油閥首先關閉,隨 著柱塞繼續上移（yí）,燃油壓力不斷提（tí）高, 當壓力超（chāo）過出油閥彈簧彈力時,出油閥打 開,加壓後的燃油被送到共軌,完成燃油（yóu） 的加（jiā）壓過程。

                                     

2.共軌

       濰柴WP10.336柴油機采用（yòng）了LWR型 激（jī）光焊接共軌,共軌前端安裝了共軌（guǐ）壓力 傳感器,後端安裝了限壓閥（fá）,共（gòng）軌與噴油 器高壓油管的接頭內部裝有流量（liàng）限製器。

(1)共（gòng）軌壓力傳感器

         共軌壓力傳感器由焊接在壓力裝置上 的（de）集成（chéng）傳感器部件、裝（zhuāng）有電子檢測回路的 印刷（shuā）電路板和（hé）裝有電子（zǐ）插入式連（lián）線的傳感 器外殼等組成。

        燃油通過共軌上的（de）孔流向（xiàng）共軌壓力傳 感器（qì）,燃油壓力作用在傳感（gǎn）器膜片上。將 壓力信號轉換為電信（xìn）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 送（sòng）入ECU的檢測回路（lù）中。

 

共軌壓力傳感器的工作過程:共軌壓力作用在膜片上,導致膜片形狀發（fā）生變化,膜片形狀變（biàn）化時,連接於膜片的電阻 值也將改變,改變的電阻值將引（yǐn）起通過5V 電橋電壓的（de）變化,信號電壓的變（biàn）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（shì）閥門,壓力過大時,限壓閥將打開回油通道,來限製最大 共軌（guǐ）壓（yā）力,限（xiàn）壓閥允許的瞬時最大共軌壓 力為係統的額（é）定壓力加5MPa左右（yòu）。

(3)流量（liàng）限製器

         流量限製器的金屬外殼（ké）兩端有外螺 紋,上（shàng）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 及噴油器進油管相通。流量限製器內部有 一個（gè）活塞,一根彈（dàn）簧將此活塞向共軌方向 壓（yā）緊。活塞上的縱向孔連接進油孔和出油（yóu） 孔,縱向（xiàng）孔直徑在末端（duān）是（shì）縮小的,具有精 確計量節流孔的作用。

                                                

      流量限製器的（de）作用是防止噴油器可能 出現持（chí）續噴油的現象。為此,當共軌流出 的油量超過最大流量時（shí）,流量限製器將自 動（dòng）關閉流向相應噴（pēn）油器的進（jìn）油口,防止繼（jì） 續噴油。

3.噴油（yóu）器

        濰柴WP10.336柴油機采（cǎi）用了CRIN2 標準3型6孔式噴油器,噴油器由噴油器（qì） 體、孔（kǒng）式噴油嘴總成、液壓伺服係統以及電磁（cí）閥總成等組成。噴油器上有一組十（shí）位數的編（biān）碼,為Bosch的訂貨號,用於購買配件時使（shǐ）用。

 

(1)噴油器體

         噴油器體是噴油器（qì）的基礎件（jiàn）,其下端安裝孔式噴油嘴總成,液壓（yā）伺服係統及電 磁閥總成安（ān）裝在噴油器體上部的空腔內, 其上半部有（yǒu）進油孔和回油孔（kǒng）,外圓柱（zhù）麵上（shàng） 有一個（gè）密封的O型（xíng）圈,其內部有進油及（jí）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、彈簧座及噴油嘴螺（luó）紋套（tào）等組成。針閥的工作麵采用滲碳處理,針閥（fá） 與傳統柴油機（jī）的噴油器針閥類似,帶有承 壓錐麵和密封錐麵。針閥體上端麵有進油 孔及2個定位（wèi）銷（xiāo）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（qí）,在針閥彈簧的作用下,針閥 關閉。噴油嘴螺紋套將針閥、針閥體、針 閥（fá）彈簧及彈簧座等固定在噴油器體下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電（diàn）磁（cí）閥總成由電磁閥、電磁閥彈簧、電樞軸、電樞軸盤及複位彈簧等組成。電磁閥總成上端有兩個電接線柱(接線 時,不（bú）需（xū）要區分位（wèi）置),兩接線柱中間為一 絕緣體。電磁閥內部空腔內安裝了（le）電磁閥（fá） 彈簧、電樞軸、電樞盤及複位彈簧。電磁（cí） 閥由發動機電控單元通（tōng）過占空比PWM信號 控（kòng）製,通過（guò）較高的電壓（yā）(接近（jìn）100V)驅動, 實現大的驅動（dòng）電流(實現電樞軸迅速抬起)。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（yóu）正時、噴油量以及 噴油規律(預噴+主（zhǔ）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（huó）塞及推杆等組成。球閥安裝在 控製活塞回油節流孔的上端,其上端與球 閥（fá）座接觸,球閥座與電磁閥總成的電樞軸 接觸,在電磁（cí）閥彈簧（huáng）向下的彈力作用下, 電樞軸（zhóu）與球閥座、球閥（fá）座與球（qiú）閥能夠可靠 接觸（chù）,使回油節流孔保持關閉（bì）。控製活塞 上有進油節流孔（kǒng）及回油節流孔,進油節流 孔與（yǔ）噴油器的進油道相通。推杆（gǎn）上 端安裝在控製活塞的內（nèi）部空（kōng）腔中,下端與 針閥接觸。

               

(5)噴油（yóu）器的工作過程

        當噴油器的電磁閥不通電時,電樞軸（zhóu） 在彈（dàn）簧的（de）作（zuò）用下（xià）,將球閥座及球閥壓在控 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（yú）作用（yòng）在針閥承壓麵上的壓力,再加 上針閥彈簧向下的彈力作用（yòng）,針閥被迫進 入閥座,將高壓油道與燃燒室隔離,噴油 器不噴油。

       當噴（pēn）油器的電磁閥通電時,電樞軸克 服彈簧的彈力將球閥座及球閥略微升起, 使回油節流孔打開,針閥控製腔的壓力減 小,作（zuò）用在液壓伺服係統中推杆頂部的壓 力也（yě）隨之下降（jiàng）。一旦壓力小（xiǎo）於作（zuò）用（yòng）於噴油嘴針閥承（chéng）壓麵上的壓（yā）力時,針閥上升,燃 油經噴油嘴噴孔噴入燃（rán）燒室。此外,噴油 器內部泄漏的燃油,通過噴油器回油管和 共軌的（de）回油管一起接到高壓油（yóu）泵（bèng）的回（huí）油管 處,匯總後經一根總的回油管一起流回燃 油箱（xiāng）。