WP.10柴油（yóu）機Bosch係統油（yóu）路詳解

　　

       下文將以濰柴（chái）WP10.336(排量10L、功率 336PS)柴油機為例,對Bosch在中國運用最廣泛的（de）平台CRSN2-16共軌係統的油路進（jìn）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160MPa,可滿足國（guó）III、國IV等排（pái）放標準。該係統采用了CRIN2-16型噴油（yóu）器,可選裝三種高壓油泵：

      CPN2-16雙缸直列（liè）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,可直接發動機（jī）安裝,EDC16適用於乘用車和（hé）輕中型商用車,底盤安裝以及EDC17博（bó）世最新一代全球化平台,可集成DCU的全部（bù）功能。

     

      濰柴WP10.336柴油機的燃油管路（lù）,可 以（yǐ）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（kě）分（fèn）為進（jìn）油油路（lù）及回油油路（lù）。

        進油油路:輸油泵將柴油從油箱中抽出經過柴油 粗濾器(帶油水（shuǐ）分（fèn）離器（qì）)過濾後,再（zài）次（cì）經過燃油細濾器 過（guò）濾,此時油路分成兩部分,一（yī）部分經過進油計量閥 計量後送至高壓（yā）油泵柱塞腔,另一部分送至回油閥, 回油閥與進油計量閥並聯,以保證（zhèng）進油計量（liàng）閥的輸入 端壓力恒定。

 

       該（gāi）發（fā）動機的電控單元直接安裝在（zài）缸體上,基於ECU散熱考（kǎo）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（rán）後流入（rù）輸油（yóu）泵,通過流動的燃油,給ECU散熱。

 

        回油油路:6個噴油器的（de）回油（yóu）總管、共（gòng）軌限壓閥的回油管都接到高（gāo）壓油泵（bèng）的（de）回油管接頭上,然後一起通過總回油管回到油箱。

 

 1.濾清器

        為了增強濾清效果,濰柴WP10.336柴油機采用 了兩（liǎng）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

       輸油泵的作用是將燃（rán）油從油箱吸入,過濾後將燃油提供給進（jìn）油計量閥,計量（liàng）後再送至柱塞腔。

       由於濰柴WP10.336柴油機為重型柴油機,為了滿足油門踏板最大開度時噴油量的需要（yào）,該柴油機采用了ZP5型齒（chǐ）輪式兩級輸油泵。輸（shū）油（yóu）泵集成在高壓油泵上,位於高壓油泵的後端。輸油泵（bèng）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。

 

     輸油泵的一級主動齒（chǐ）輪為內齒輪,共37個齒,一級（jí）從動齒輪為外齒輪,共13個齒（chǐ）;輸油泵的一級從動齒輪同軸連接了輸油泵的（de）二（èr）級主動齒（chǐ）輪(外齒 輪,10個齒),二級從（cóng）動齒輪也是外（wài）齒輪, 10個齒。

 

       輸（shū）油泵一級傳動的傳動比 為13:37,二級傳動的傳動（dòng）比為1:1,總（zǒng）傳動比為13:37。由此（cǐ）可見,輸油泵的轉（zhuǎn）速可 以達到高壓油泵凸輪軸轉（zhuǎn）速的2.85倍,通 過（guò）采用二（èr）級（jí）傳動,輸油（yóu）量可以（yǐ）有很大（dà）的提 高。

      輸油泵（bèng）一級主動（dòng）齒輪及凸（tū）輪軸位置傳 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（lún）軸位置傳感器信號 輪采用凸齒式（shì）,其齒數為（wéi）缸數+1個,共7 個,其中6個信（xìn）號齒為圓周方向120°均 布,增加了一個判缸齒,用於確定1缸壓縮（suō） 上（shàng）止點位置。凸輪軸（zhóu）位置傳感器為霍爾式。

                                       

       輸油泵殼體（tǐ）集（jí）成了（le）溢流（liú）閥和旁通閥總成,溢流閥總成（chéng）由鋼球、彈簧及緊固螺釘（dìng）組成;旁通閥總成由柱塞、彈簧及緊固螺釘組成。

                                

       當輸（shū）油泵的燃油壓出（chū）端壓力過大時,溢流閥（fá）打開,使燃（rán）油壓出端與 燃油吸入端短接,從而防止由於壓力過高而造成燃油細濾器破裂;旁通閥的主（zhǔ）要作用是當用手油泵泵油時,旁（páng）通閥打開,向柱塞腔提供燃油通道,發動機正常工（gōng）作時,旁通閥關閉。                        

                                 

       輸油泵後端蓋上有（yǒu）輸油泵進油口(來自 燃油粗（cū）濾器)和輸（shū）油泵出油口（kǒu）(到燃油細（xì）濾 器),並有向上的安裝標記,原（yuán）因 在於進油節流孔直徑較小,而出（chū）油口直徑 大。輸油（yóu）泵總成用4個螺釘固定在高壓油泵（bèng） 殼體後端。

                                                                    

3.進油計量閥

 

      進油計量閥用三個螺釘安裝在高壓油泵的進油位置, 用於調整進入柱塞的燃油供給量,從而調節共軌（guǐ）的燃油壓力值。ECU根據加速腳踏板位置傳（chuán）感器、增 壓壓力及溫度傳感器（qì）、凸輪軸（zhóu）位置傳感器、 曲軸位置傳感器等（děng）信（xìn）號,確定高壓（yā）共軌內的 燃油壓力,並通（tōng）過占空比PWM信號調節（jiē）進 油計量閥,實現對共軌壓力的控製。共軌壓 力傳感器實時監測共軌內燃油壓力,並（bìng）將信 號提供給發動機控（kòng）製單（dān）元,發（fā）動機（jī）控製單元 再對進油計（jì）量閥實施反饋控製,最終實現對 共軌壓力的閉環控製。

       Bosch EDC7係統進油計量閥采用進油端調節（jiē）共軌壓力的方式,當進（jìn）油計量（liàng）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（rán）油的不（bú）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（de）回 油位置,回油閥與（yǔ）進油計量閥的 油路並聯,其作（zuò）用是確保進油計 量閥入口處的燃油壓力保持恒定（dìng）,這也（yě）是 保證共軌係統正常工作的先（xiān）決條件。

 

       回油閥上共有3個孔,其中（zhōng）, 進油孔的燃（rán）油來自輸油泵加壓後且經過 細濾器（qì）過濾後（hòu）的燃油,當進油壓力（lì）超過設定（dìng）值時,燃油壓（yā）力克服回油閥內的彈簧（huáng）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（yóu）孔,其作用是將 回油閥內泄（xiè）露的燃（rán）油及時排出,防止（zhǐ）影響 回（huí）油閥的正常工作。

                                          

       若回油閥因各種原因卡死（sǐ）在常回（huí）油（yóu）的 位置,會造成（chéng）回油量過大以及經（jīng）過進油計量閥進入柱塞腔的（de）燃油量減少,使共軌（guǐ）壓力不足,對發動機（jī）的性能有很大的影響, 甚至造成發動機不能啟（qǐ）動。

 5.零供油節（jiē）流閥

       在進油計（jì）量（liàng）閥與柱塞腔之間的進（jìn）油通 道上,設置了零供油節流閥,其 作用是將燃油（yóu）中空氣及時排出,防止進入 柱塞腔以及當發動機（jī）熄火後（hòu）,將管路中的 燃油及時回流至油箱（xiāng）。

二、高壓油路

        高壓油泵的柱塞（sāi）將燃油加壓後通過2根 高壓油管接到共軌上,共軌上有6根高壓油 管(長度相等)將高壓油（yóu）送至噴（pēn）油器。

1.高（gāo）壓油泵

      濰柴WP10.336柴（chái）油機采用了CPN2.2 高壓油泵,最高壓力可達160MPa。該高壓 油泵為雙缸直列柱塞式（shì）,采用機油潤滑。

      CPN2.2高壓油泵主要由殼體、前（qián）後端 蓋、凸輪軸、2個滾輪總成及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（fá）、凸輪軸位置傳感器等。

 

(1)殼體

        殼體是高壓油泵的（de）基礎件,由鋁（lǚ）合 金鑄造而成。其內部包（bāo）含燃油的進油、回油油道（dào）以及機油的潤滑油道。兩個垂直空腔安裝供油單元及滾輪（lún）總成,下部空腔安 裝凸輪軸及前、後（hòu）端蓋。殼體（tǐ）正麵（miàn）部分有一塊銘牌,其上有一組（zǔ）十位數（shù）的編碼（mǎ）,為 Bosch的訂貨號,用於購（gòu）買（mǎi）配件時使用。

          

(2)前、後端蓋（gài）

        前端（duān）蓋由鋼（gāng）製材（cái）料製成,其內部安裝 了滑動軸承,用於支撐高（gāo）壓油泵凸輪軸前（qián） 端;其外側內端麵安裝了油封、內側外端（duān） 麵安裝了O型圈用於機油的密封。前端蓋用 4個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,其內部安裝（zhuāng） 了滑動（dòng）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 的密封,後端蓋上有凸輪（lún）軸位置傳感器的 安裝孔。後端蓋內側與高（gāo）壓油泵殼（ké）體相連 接,外側與輸油泵殼體連接。

 

(3)凸輪軸

       凸輪軸采用鋼製材料製成,軸上有兩 個凸輪（lún）,每個（gè）凸輪有三（sān）個相同的輪廓型線, 共計有6個相同的（de）輪廓型線在圓周方向（xiàng）呈（chéng） 60°間隔角均布（bù）。凸輪軸每轉動 一圈,驅動柱塞進油、出油各6次（cì）,6個相 同（tóng）的輪廓型（xíng）線在圓周方向上呈60°均布, 可以使高壓油泵向共軌的（de）供油更均勻。

                                                

      凸輪軸的（de）前（qián）、後（hòu）端軸頸分別支撐在 前、後端蓋上,采用滑（huá）動（dòng）軸承,機油潤滑。 凸輪（lún）軸前端的錐麵軸頸通過鍵與（yǔ）高壓（yā）油（yóu）泵正 時齒輪連接,後端的圓柱麵軸頸（jǐng）通過鍵與輸 油泵一級主動齒（chǐ）輪及凸輪軸位置傳感器信號 輪相連接。

 

(4)滾輪總成（chéng）

         共有兩組滾（gǔn）輪總成,每個滾輪總成由滾輪體、滲 碳滾輪銷、滾輪(大、小（xiǎo）滾輪各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（xià）,使滾輪與凸輪軸的凸（tū）輪始終保持接觸（chù）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（yuán）由柱塞、柱塞 套、進油閥總成、出油閥（fá）總成及出油閥緊座等組成。進、出油閥總（zǒng）成安裝在柱塞套與出油閥緊座之間的空腔內,每（měi）組供油（yóu）單元用兩個螺釘固定（dìng）在高油泵的殼體上。

 

1柱塞

     為了提高柱（zhù）塞的（de）耐磨性,其外表麵采用滲（shèn）碳處 理,表麵呈黑色。柱塞上端的外圓柱麵（miàn）與柱塞套精密 配合,柱塞下端卡在彈簧（huáng）座槽中（zhōng）,並在柱塞彈簧的作 用下與滾輪體可靠接觸。

 

2柱（zhù）塞（sāi）套

       柱塞（sāi）套的2個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,與柱塞（sāi）套下半部分 內腔（qiāng）的環槽相通,其作用（yòng）是將柱塞與柱塞套之間（jiān）泄漏 的（de）燃油返回到進油端;B孔為進油孔,進油計量（liàng）閥計 量後的燃油通過高壓油泵殼體內部油道送至B孔,經B 孔及（jí）其內部的進油閥進入柱塞腔。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（fá）總成

      進油（yóu）閥總成由進油閥、進油閥體、進 油閥彈簧等組成。進油閥體的外圓柱麵上 有進（jìn）油孔（kǒng）,與柱塞套進油孔B相通;進（jìn）油閥 體垂直方向上（shàng）有2個油孔,與柱塞腔相通; 進油閥（fá）體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（bú）工作時,進油閥在進油閥彈簧的作 用下保持關閉。

 

 4出油（yóu）閥總成

        出油閥總成由出油閥、出油閥體、出 油閥彈簧等（děng）組成。出油閥體下端麵有兩個 定位銷安（ān）裝孔,通過定位銷與進油閥總成 連（lián）接（jiē）並定位。發（fā）動機不（bú）啟動時,出油閥在 出油閥彈簧作用下保持關閉。

 

(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（sāi） 上下運（yùn）動,完成燃（rán）油的吸入和加壓過程。

       當柴油機帶動（dòng）高壓油泵凸輪軸（zhóu）轉動（dòng） 時,隨著凸輪的下降（jiàng）,滾輪總（zǒng）成及柱塞也 向下運動,柱塞上端的燃油壓力（lì）減小,經 過（guò）進油計（jì）量閥計量後的燃油經過高壓油（yóu）泵 內部油道,通過柱塞（sāi）套的（de）B孔、進油閥的進 油孔,克服進油閥彈簧向（xiàng）下的彈力,使進 油（yóu）閥抬起（qǐ）並打開,燃油進入柱塞腔,完成 燃油的吸入（rù）過程。

                  

       當凸輪軸轉動時,隨著凸輪的上升, 驅動滾輪總成及柱塞向上運動,柱塞上（shàng）端 的燃油壓力增大,使進（jìn）油閥首（shǒu）先關閉,隨 著柱塞繼續上移,燃油壓力不斷提高, 當（dāng）壓力超過出油（yóu）閥彈簧彈力時,出油（yóu）閥打 開（kāi）,加壓（yā）後的燃油被送到共軌,完成燃油（yóu） 的加（jiā）壓過程。

                                     

2.共（gòng）軌

       濰柴WP10.336柴油機采用了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（le）限壓閥,共軌與噴油 器高壓油管的（de）接頭內部裝有流量限製器。

(1)共軌（guǐ）壓力傳感器

         共軌壓力傳感器由焊接在（zài）壓力裝置上 的集（jí）成傳感器部件、裝有電（diàn）子檢測回（huí）路的 印刷（shuā）電路板和裝有電子（zǐ）插入式連線的傳感 器外殼等組成（chéng）。

        燃油（yóu）通過共（gòng）軌上的孔流向共軌壓力（lì）傳 感器,燃油壓力作用（yòng）在傳感器膜片上。將 壓力信（xìn）號轉換為電信號的傳（chuán）感器部件(半導 體裝置)也（yě）安裝在（zài）此膜片上,傳感器（qì）產生的 信號被（bèi）輸入一個用於放（fàng）大（dà）拾取信號並將它 送入ECU的檢測回路中。

 

共軌壓力傳感器的（de）工作過程:共軌壓力作用在膜片上,導致膜片形狀發生變化,膜片形狀變化時,連接於膜片的電阻 值也將改變,改變的電阻值將（jiāng）引起通過5V 電橋（qiáo）電壓的變化,信號電壓的變化範圍為（wéi） 0~70mV(與共軌壓力有關),並且（qiě）被放大 電路增幅至0.5~4.5V。

(2)限壓（yā）閥

       限（xiàn）壓閥為一機械式閥門,壓力過大時,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

         流量（liàng）限（xiàn）製器的金（jīn）屬外殼兩（liǎng）端有外螺 紋（wén）,上端擰在共軌上,下端用來擰入噴油 器的進油管。外（wài）殼（ké）兩端有孔,分別與共軌 及噴油器（qì）進油管相通。流（liú）量限（xiàn）製器內部有 一個活塞,一（yī）根彈簧將此活塞（sāi）向共軌方向 壓緊。活塞上的縱向孔連接進油孔和出油（yóu） 孔,縱向孔直徑在末端是縮小的,具有精 確計量節流孔（kǒng）的作（zuò）用（yòng）。

                                                

      流（liú）量限製器的作用是防止（zhǐ）噴油器可能（néng） 出現（xiàn）持續噴油的現象（xiàng）。為此（cǐ）,當共軌流出 的油量超過最大（dà）流量（liàng）時,流量限製（zhì）器將（jiāng）自 動關閉流向相應噴油器的進油口（kǒu）,防止繼 續噴油。

3.噴油器

        濰（wéi）柴WP10.336柴油機采用了（le）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（yā）伺服係統以及電磁閥總成（chéng）等組成（chéng）。噴油器上有一組十位數的編碼,為Bosch的訂貨號,用於購買配件時使用。

 

(1)噴油器（qì）體

         噴油器（qì）體是噴油器的基礎件,其下端安裝孔式噴油嘴總成,液壓（yā）伺服係統及電 磁閥（fá）總成（chéng）安裝在噴油器體上部的（de）空腔內, 其上半部有進油孔和回（huí）油孔,外圓柱（zhù）麵上 有一個密封（fēng）的O型圈,其內部有進（jìn）油及回油 油（yóu）道（dào）。

                 

(2)孔式噴油嘴總成

         孔（kǒng）式噴油嘴總成由針閥、針閥（fá）體、針（zhēn） 閥彈簧、彈簧座及噴油嘴螺紋套等組成。針閥的工作麵采用滲碳處理,針閥 與傳統柴（chái）油（yóu）機的噴油器針閥類似,帶（dài）有承 壓錐（zhuī）麵和密封錐麵。針閥體上端麵有進油 孔及2個定位銷孔,通過定位銷定位,安裝 後（hòu）確保針閥體上的進油孔與噴油器（qì）體上的 進油孔對齊（qí）,在針閥彈簧的作用下,針閥 關閉。噴（pēn）油（yóu）嘴螺紋套（tào）將針閥、針閥體（tǐ）、針 閥彈簧（huáng）及彈簧（huáng）座等固定在噴油器體下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電磁閥總成由電磁閥、電磁（cí）閥彈簧（huáng）、電（diàn）樞軸、電樞軸盤及複位彈簧等組成（chéng）。電磁閥總成上端有兩個電接線柱(接線 時,不需要區分位置),兩接線柱中間為一 絕緣體。電磁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 閥由發動機電控單元通過占（zhàn）空比（bǐ）PWM信號 控製,通（tōng）過（guò）較高（gāo）的電壓(接近100V)驅動, 實現大的（de）驅動電（diàn）流(實現電樞（shū）軸（zhóu）迅速抬起)。采用電源電壓(24V)驅（qū）動時,是為了實現維持電流(基於節能考慮)。

        發動（dòng）機控製（zhì）單元通過對噴油器電磁（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（yā）伺服係統

                

      液壓（yā）伺服係（xì）統由球閥（fá）、球閥座、控製（zhì） 活塞及推杆等組（zǔ）成。球閥安裝在 控製活塞回油節流孔的上端,其上端與球（qiú） 閥座接觸,球（qiú）閥座（zuò）與電磁閥總成（chéng）的電（diàn）樞軸 接觸（chù）,在電磁閥彈簧向（xiàng）下的彈力作用下, 電樞軸與球閥座、球閥（fá）座與球閥能夠可靠 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（liú）孔（kǒng）,進油節流 孔與噴油器（qì）的進油道相通。推杆上 端安裝在控製活塞的內部空腔中（zhōng）,下端與（yǔ） 針閥接觸。

               

(5)噴油器的工作過（guò）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（zài）控 製活塞（sāi）的回油節流孔上,使回油節流孔（kǒng）關 閉,作用在液壓伺服係統中推（tuī）杆（gǎn）頂部的壓 力大於作用在針（zhēn）閥承壓麵上的壓力,再加（jiā） 上針閥彈簧向下的彈力作（zuò）用,針閥被迫（pò）進 入閥座,將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（wēi）升起, 使回油節流孔打（dǎ）開,針閥（fá）控（kòng）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噴油嘴針閥承壓（yā）麵上的壓力時,針閥上升,燃 油經噴油嘴噴孔（kǒng）噴（pēn）入燃燒室。此（cǐ）外,噴油 器內部泄漏的燃油,通過噴油器回油管和 共軌的回（huí）油管一起接到高（gāo）壓油泵的回油管 處,匯（huì）總後經一根總的回油（yóu）管一（yī）起流回燃 油箱。