WP.10柴油機Bosch係統（tǒng）油（yóu）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（zài）中國運用最廣泛的平台CRSN2-16共軌係統的油（yóu）路進（jìn）行詳細（xì）講解。CRSN2-16係統適用於中重（chóng）型商用車,係統最高壓 力可達160MPa,可滿足國III、國IV等排放標準。該係統（tǒng）采用了CRIN2-16型噴油器,可選裝三種高壓油泵：

      CPN2-16雙缸直列式高壓泵,機油潤滑,集成齒輪輸油泵；

      CP3.3N-16/18三缸徑向柱塞（sāi）高壓泵, 集成齒輪輸（shū）油泵；

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

      可以選用EDC7適（shì）用於中重型商（shāng）用車,可直接（jiē）發動機安裝,EDC16適用（yòng）於乘用車（chē）和輕中型商用車（chē）,底盤安（ān）裝以及EDC17博世最（zuì）新一（yī）代全球化平台,可集成DCU的全部功（gōng）能。

     

      濰（wéi）柴（chái）WP10.336柴油機的燃油管路,可 以分為（wéi）低壓油（yóu）路和高壓油路兩部分。

 

一、低壓油路

       低壓油路（lù）又可分為進油油路（lù）及回油油路。

        進油油路:輸油泵將柴油（yóu）從油箱中抽出經過柴油 粗濾器(帶油水分離器)過濾後,再次經過燃油細濾器 過濾,此（cǐ）時油路分成兩部分,一部（bù）分經過進油計量閥（fá） 計量後送至（zhì）高壓油泵柱塞腔,另一部分（fèn）送至回油閥, 回油閥與進油計量閥並聯,以保證進油計量閥的輸入 端壓力（lì）恒定。

 

       該發（fā）動機的電控單元直接安裝在缸體上（shàng）,基（jī）於ECU散熱考慮,ECU下方安裝了一（yī）個焊（hàn）接座,利用經過燃油粗濾器（qì）的燃油流（liú）過該焊接座的空 腔,然（rán）後流入輸油泵,通過流動（dòng）的燃油,給ECU散熱。

 

        回油油路:6個（gè）噴油（yóu）器的（de）回油總（zǒng）管（guǎn）、共軌（guǐ）限壓閥的回油管都接到高壓油泵的（de）回油管接頭上,然後一起通過總回油管回到（dào）油箱。

 

 1.濾清器

        為了增強濾清效果,濰柴（chái）WP10.336柴油機采用 了兩級串聯式濾清器,其中燃油粗濾器帶（dài）有油水分離器且其上端蓋有手油泵和放氣螺（luó）釘,其下端裝有燃（rán）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,過濾後將燃油提（tí）供給進油計量閥,計量後（hòu）再送至柱塞腔。

       由於濰（wéi）柴WP10.336柴油機為重（chóng）型柴油機,為了滿足油門踏板最大（dà）開度時噴油量（liàng）的需要（yào）,該柴油機采用了ZP5型齒輪式（shì）兩級輸油泵。輸油（yóu）泵集成在高壓油泵上（shàng）,位於（yú）高壓油泵的後端。輸油泵的（de）一級主動齒輪通過半圓（yuán）鍵與高壓油泵的凸輪軸相連接,並用螺釘緊固。

 

     輸油泵（bèng）的一級主動齒輪為內齒輪,共37個齒,一級從（cóng）動齒輪為外齒輪,共13個齒;輸油泵的一級從動齒輪同軸連接了輸油泵（bèng）的二（èr）級主動齒輪(外齒 輪,10個齒),二級從動齒輪也（yě）是外齒輪, 10個齒。

 

       輸油泵一級傳動的傳動比 為13:37,二級傳動的傳動比為（wéi）1:1,總（zǒng）傳動（dòng）比為13:37。由此可見,輸油泵的轉速可 以達到高壓（yā）油泵凸輪軸轉速（sù）的2.85倍,通（tōng） 過采用二級傳動（dòng）,輸油量可以有很大的提 高。

      輸（shū）油泵一級主動齒輪及凸輪軸位置傳 感器信號輪為整體式,由半圓鍵與（yǔ）高壓油 泵凸輪軸相連接。凸輪軸位置傳感器（qì）信（xìn）號 輪采用凸齒式,其齒數為缸（gāng）數+1個,共7 個,其中6個信號齒為圓周方向120°均 布,增加了一個判缸齒,用（yòng）於（yú）確定1缸壓縮（suō） 上止點位置（zhì）。凸輪軸位置傳感器為霍爾式。

                                       

       輸（shū）油泵殼體（tǐ）集（jí）成了溢（yì）流閥和旁（páng）通閥（fá）總成（chéng）,溢（yì）流閥總成由（yóu）鋼球、彈簧及緊固（gù）螺釘組成;旁通閥總成由柱塞、彈簧及（jí）緊固螺釘組成。

                                

       當輸油泵的燃油壓出端壓力過大時,溢流閥打開,使燃油壓出端與 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（fá）的主要作用是當用手（shǒu）油泵泵油時,旁通閥打開,向柱塞（sāi）腔提供燃油通道,發動機正（zhèng）常工作時（shí）,旁通閥關閉。                        

                                 

       輸油泵後端蓋上有輸油泵進油口(來自 燃油粗濾（lǜ）器)和輸油泵出油口(到（dào）燃油細濾 器),並有（yǒu）向（xiàng）上的安（ān）裝標記,原因 在於進油節流孔直徑（jìng）較小,而出油口（kǒu）直徑 大。輸（shū）油泵總成用4個螺釘固定在高壓油泵 殼體後端。

                                                                    

3.進油計量閥

 

      進油計量閥用三個螺釘安裝在高（gāo）壓油泵的進油位置, 用於調整進入柱（zhù）塞的燃油供給量,從而調節共軌的燃油壓力值。ECU根據加速腳踏板位置（zhì）傳感器（qì）、增 壓壓力及溫度傳感器、凸輪（lún）軸位置傳感器、 曲軸位置傳感器等信號,確定高壓共（gòng）軌內的 燃油壓力,並通過占空比PWM信號調節（jiē）進 油計量閥,實現對共軌壓力的控（kòng）製。共軌壓 力傳感器實時（shí）監（jiān）測共軌內燃油（yóu）壓力,並（bìng）將信 號提供給發動（dòng）機控製（zhì）單元,發（fā）動機控製單元 再對進油計量閥實施反饋（kuì）控製,最終實現對 共軌壓力的閉環（huán）控製。

       Bosch EDC7係統進油計量閥采用進油端調節共軌壓力的方式（shì）,當進油計量（liàng）閥不 通電時,其開（kāi）度最大。進油計量（liàng）閥的供油特 性如圖11所示。進油計量閥采用進（jìn）油端調節 軌壓的方式,避（bì）免（miǎn）了燃油的不必（bì）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（luó）紋安裝在（zài）高壓油泵（bèng）的回 油位置,回油閥與進油計量閥的 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,這（zhè）也是（shì） 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（shū）油泵加壓後且經過 細濾（lǜ）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（fá）內的（de）彈簧（huáng）彈 力,回油孔打（dǎ）開,將燃油經回油管流回油箱。

                                        

       另外,還設置了泄油孔,其（qí）作（zuò）用是將 回油閥（fá）內泄露的燃油及時排出,防止影響 回油閥的正常（cháng）工作（zuò）。

                                          

       若回油閥因各（gè）種原因卡死在常回油的 位置（zhì）,會（huì）造成回油量過大以及經過進油計量（liàng）閥進入柱塞腔的燃油量（liàng）減少,使共軌壓力不足,對發動機（jī）的性能（néng）有很大的（de）影（yǐng）響, 甚（shèn）至造成發動機不能啟動。

 5.零供油節流閥

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

二、高壓油路

        高壓油（yóu）泵的柱塞將燃油加（jiā）壓後通過2根（gēn） 高壓油管接到共軌上,共軌上有6根高壓油 管(長度相等)將高壓油送至噴油器。

1.高壓油（yóu）泵

      濰柴WP10.336柴油機采（cǎi）用了CPN2.2 高壓油（yóu）泵,最高壓力可達160MPa。該高壓 油泵為雙缸直列柱塞式,采用機（jī）油潤滑。

      CPN2.2高壓油泵主要由殼體、前後端 蓋、凸（tū）輪（lún）軸、2個滾輪總成及2個供油單元構（gòu）成,同時還集成了齒輪式（shì）輸油泵、進油計 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。其內部包含燃油的進油、回油油道以及機油（yóu）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。殼體正麵部分有一塊銘牌,其上有一組十位數的編碼,為 Bosch的訂貨號,用（yòng）於購買配件時使用。

          

(2)前、後端蓋

        前端蓋由鋼製材料製成,其內部安裝 了滑動軸承,用於支撐高壓油泵凸（tū）輪（lún）軸前 端;其外側內端麵安裝了油封、內側外端 麵安裝（zhuāng）了O型圈用於機油的密封。前端（duān）蓋用 4個螺釘（dìng）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（nèi）部安裝 了（le）滑（huá）動軸承,用於支撐高壓油泵凸（tū）輪軸後 端,其內側外端麵安裝了O型圈用（yòng）於機油 的密封（fēng）,後端蓋上有凸輪軸位（wèi）置傳感器的 安裝孔。後端蓋內側與（yǔ）高壓（yā）油泵殼體相連（lián） 接,外側與輸油泵（bèng）殼體連接（jiē）。

 

(3)凸輪軸（zhóu）

       凸輪軸采（cǎi）用鋼製材料製成,軸上（shàng）有兩 個（gè）凸輪（lún）,每個凸輪有三個相（xiàng）同的（de）輪廓型線, 共計有6個相同的輪廓型線在圓周（zhōu）方向呈 60°間隔角均（jun1）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方（fāng）向上呈60°均布, 可以（yǐ）使（shǐ）高壓油泵向共軌的（de）供油更均（jun1）勻。

                                                

      凸（tū）輪軸的前、後（hòu）端軸頸分別（bié）支（zhī）撐在 前、後端蓋（gài）上,采用滑動軸承（chéng）,機油潤（rùn）滑。 凸輪軸前端的錐麵軸頸通過鍵（jiàn）與高（gāo）壓油泵正 時齒（chǐ）輪連接,後端的圓柱麵軸（zhóu）頸通過鍵與輸（shū） 油泵一級主動（dòng）齒輪及凸輪（lún）軸位置傳感器信號（hào） 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（tǐ）、滲 碳滾輪銷、滾輪(大、小（xiǎo）滾輪各1個)等組（zǔ）成。 滾輪（lún）由凸輪軸的凸輪（lún）驅動,在柱塞彈簧的彈力作用（yòng） 下,使滾（gǔn）輪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（yǒu）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（chéng）及出油（yóu）閥緊（jǐn）座等（děng）組成（chéng）。進、出（chū）油閥總成安裝在柱塞套與出油閥緊（jǐn）座之間的空腔內,每（měi）組供油（yóu）單元用（yòng）兩個螺釘固（gù）定（dìng）在高油泵的殼體上。

 

1柱塞

     為了提（tí）高柱塞的（de）耐磨性,其（qí）外表麵采用滲碳處 理,表麵呈黑色。柱塞上（shàng）端的外圓柱麵與柱塞套精密 配（pèi）合,柱塞下端卡在彈簧座槽中,並在柱塞彈簧的作 用下與滾輪體可（kě）靠接觸。

 

2柱塞套

       柱塞套的2個O型圈之間的外圓柱麵上,有兩個 小孔（kǒng）:A孔和B孔。A孔為泄油孔,與柱塞套下半部分 內腔的環槽（cáo）相通（tōng）,其作用是將柱（zhù）塞與柱塞套之間泄漏 的燃油返回到進油端;B孔為進油孔,進油計（jì）量（liàng）閥計 量後的燃油通（tōng）過高壓油泵殼體內部油道送（sòng）至B孔,經B 孔（kǒng）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（zǒng）成由進油閥（fá）、進油閥體、進 油閥彈簧等組成。進油閥體的外圓柱麵上 有進油（yóu）孔,與柱塞套進油孔B相通;進油閥 體垂直方向上有2個油（yóu）孔,與柱塞腔相通; 進油閥體上端麵有兩（liǎng）個（gè）定位（wèi）銷安（ān）裝孔,通 過定位銷與出油閥（fá）總成連接（jiē）並定位。在發動機不工作時,進油閥在進（jìn）油閥彈簧的（de）作（zuò） 用下保持關閉。

 

 4出油（yóu）閥總成（chéng）

        出油閥總成由出油閥、出（chū）油閥體、出 油閥彈簧等（děng）組成。出油閥（fá）體下（xià）端麵有兩個 定位銷（xiāo）安（ān）裝孔,通過定位銷與（yǔ）進油閥總成 連接並定位。發（fā）動機不啟動（dòng）時,出油閥在 出油閥彈簧作用（yòng）下保持關閉。

 

(6)燃油吸入和加壓過程

        凸輪（lún）軸的轉動是通過滾輪（lún）總成使柱塞 上下運動,完成燃油的吸入和加（jiā）壓過程。

       當柴油機（jī）帶（dài）動高壓油泵凸（tū）輪軸（zhóu）轉動 時,隨著凸輪的下降,滾輪總成及柱塞也 向下運動,柱塞上端的燃油壓力減（jiǎn）小,經 過進（jìn）油計量閥計量後的燃油經過（guò）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,使進（jìn） 油閥抬起並打開,燃油進入柱塞腔（qiāng）,完成 燃油的吸入過程。

                  

       當凸輪軸轉動時,隨著凸輪的上升, 驅動滾輪（lún）總成及（jí）柱塞向上運動,柱塞上端 的燃油壓（yā）力增大,使進油閥首先關閉,隨 著柱（zhù）塞繼續上移,燃油壓力不斷提高, 當壓力超過出油閥彈（dàn）簧（huáng）彈力時,出油閥打 開,加壓後的燃油被（bèi）送到共軌（guǐ）,完成燃油 的（de）加壓過程。

                                     

2.共軌（guǐ）

       濰柴WP10.336柴油機采用了LWR型 激光焊接共軌,共軌前端安裝（zhuāng）了共軌壓力 傳感器,後端安（ān）裝了限壓閥,共軌與噴油（yóu） 器高壓油管的接頭內部裝有流量限製（zhì）器。

(1)共軌壓力傳感器

         共軌壓力傳感器由焊接在壓力（lì）裝置上 的集成傳感器部件（jiàn）、裝有電子（zǐ）檢測回路的 印刷電路板和裝（zhuāng）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向共軌壓力傳（chuán） 感器（qì）,燃油壓力作用在傳感器膜片上（shàng）。將 壓（yā）力信號轉換為電信（xìn）號的傳（chuán）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（hào）被輸入一個用（yòng）於放大拾取信號並將它 送入ECU的檢測回路中。

 

共軌壓力傳感器的工作過程:共軌壓力作用（yòng）在膜片（piàn）上,導致膜片形狀發（fā）生變化,膜片（piàn）形狀變化時,連接於（yú）膜片（piàn）的（de）電阻 值也將改變,改變（biàn）的電阻值（zhí）將引起（qǐ）通過5V 電橋電（diàn）壓的變化,信號電壓的變化範圍為 0~70mV(與共軌（guǐ）壓力有關),並且被放大 電路增幅至0.5~4.5V。

(2)限壓閥

       限壓閥為一（yī）機械式閥門,壓力過大時,限壓閥將打開回（huí）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（wéi）係統（tǒng）的額定壓力（lì）加5MPa左右。

(3)流量（liàng）限製器

         流量限製器的金屬外殼（ké）兩端有外螺 紋（wén）,上（shàng）端擰在共軌（guǐ）上,下端用來擰入噴油 器（qì）的進油管。外（wài）殼兩（liǎng）端有孔（kǒng）,分別與共軌 及噴油器進油管相通。流量限製器內（nèi）部有 一個活塞,一（yī）根彈簧將此活塞向共軌方向（xiàng） 壓（yā）緊。活塞上的縱向孔（kǒng）連接進油孔和出（chū）油 孔,縱向孔直徑在末端是縮小的,具有精 確計量節流孔的作（zuò）用。

                                                

      流量限製器的作用是（shì）防止噴油器可能 出（chū）現持續（xù）噴油的現象。為此,當共（gòng）軌流出 的油（yóu）量超過最大流量（liàng）時,流量限製器將自 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,噴油器由噴油器 體、孔式（shì）噴油嘴總成、液壓伺服係統以（yǐ）及電磁閥總（zǒng）成等組成。噴油器上有一組十位數的編碼,為Bosch的訂貨（huò）號,用於購買配件時使（shǐ）用（yòng）。

 

(1)噴油器體（tǐ）

         噴油器體是噴（pēn）油器的（de）基礎（chǔ）件,其下端安裝（zhuāng）孔式噴油嘴總成,液壓伺服係統及電 磁閥總成（chéng）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（mì）封的O型（xíng）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（tǐ）、針 閥彈簧、彈簧座及噴油嘴螺紋套等組（zǔ）成。針閥的工作（zuò）麵采用滲碳處理,針閥 與傳統柴油機的噴油器針閥類似,帶有承 壓錐麵和密封錐麵。針閥體上端麵有（yǒu）進油 孔及2個定位銷孔,通過定位銷定（dìng）位,安裝 後確保（bǎo）針閥體上的進油孔與噴油（yóu）器體上（shàng）的 進油孔（kǒng）對齊,在針閥彈簧的作用下,針閥 關閉。噴油嘴（zuǐ）螺紋（wén）套將針閥（fá）、針閥體（tǐ）、針 閥彈簧及彈簧座等固（gù）定在噴油器體（tǐ）下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電磁閥總成由電（diàn）磁閥（fá）、電磁（cí）閥彈簧、電樞軸、電樞軸盤及複位彈簧（huáng）等組成。電磁閥總（zǒng）成（chéng）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（nèi）安裝了電磁閥 彈簧、電樞軸、電樞盤及（jí）複位彈簧。電（diàn）磁 閥由發動機電控單元通過占空比PWM信號 控製,通過（guò）較高的電壓(接近100V)驅動, 實現大的（de）驅動電流(實現電樞軸迅速抬起)。采用電源電壓(24V)驅動時,是為了實現維持電流（liú）(基於節能考慮)。

        發動（dòng）機控製單元通過（guò）對噴油器電磁閥 的控製,來實現對噴油正時、噴油量以及 噴（pēn）油規律(預噴（pēn）+主噴)的控製（zhì）。

 

(4)液壓伺服係統

                

      液壓伺（sì）服係統由球閥、球閥座、控製 活塞及推杆等（děng）組成。球閥安裝在（zài） 控製活塞（sāi）回油（yóu）節流孔的（de）上端,其上端（duān）與球 閥座接觸,球閥座與電（diàn）磁閥總成的電樞軸 接觸,在電磁閥彈簧向下（xià）的彈力作用下, 電樞軸（zhóu）與球（qiú）閥座、球閥座與球閥能夠可靠 接觸,使回油（yóu）節流孔保持關閉。控製（zhì）活塞 上有進油節流孔及回（huí）油（yóu）節流孔（kǒng）,進油節流（liú） 孔與噴油器的進油道相通。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（qì）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,將球閥座及球閥壓在控 製（zhì）活塞的回油節流孔上,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 力大於作用在針閥承壓麵上的壓力,再加 上針閥彈簧向（xiàng）下的彈（dàn）力作用,針閥被迫進 入閥座,將高壓油道與燃（rán）燒室隔離,噴油（yóu） 器不噴油。

       當噴油（yóu）器的電磁閥通電時,電樞軸克 服彈簧的彈力（lì）將球閥座及球閥略微升起, 使回油節流孔（kǒng）打開,針閥（fá）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噴油嘴針閥承壓麵上的壓力時,針閥上升,燃 油經噴油嘴（zuǐ）噴孔噴入燃燒（shāo）室。此外,噴油 器內部泄漏的燃油,通過噴油器回油管和 共軌的回油（yóu）管一起接到高壓油泵的（de）回（huí）油管 處,匯總（zǒng）後經（jīng）一根總的回油管一起流回（huí）燃 油箱。