WP.10柴油機Bosch係（xì）統油路詳解

　　

       下文將以（yǐ）濰柴WP10.336(排量10L、功率（lǜ） 336PS)柴油機為例,對Bosch在中國運用最廣泛的平台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,係統最高壓 力可達160MPa,可滿足國III、國IV等（děng）排放標準。該係統采用了CRIN2-16型噴油器（qì）,可選裝（zhuāng）三種高壓油泵（bèng）：

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

      CP3.3N-16/18三缸徑向柱（zhù）塞高壓泵, 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（guāng）焊接軌;

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

     

      濰柴WP10.336柴油機的燃油（yóu）管路,可 以分為低壓油路和高壓油路兩部分。

 

一（yī）、低壓油路

       低壓油路又可分為進油油路及回油油（yóu）路。

        進油油（yóu）路:輸油泵將柴油從油箱中抽（chōu）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,此時油路分成兩（liǎng）部分,一部分經過進油計量閥 計量後（hòu）送至高壓油泵柱塞腔,另一部（bù）分送至回油（yóu）閥, 回油閥與（yǔ）進油計（jì）量閥並聯,以保證進油計（jì）量（liàng）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（tǐ）上,基於ECU散熱考慮,ECU下方安裝了（le）一個焊接座,利用經（jīng）過燃油粗濾器的燃油流過（guò）該焊接座的空 腔,然後流入輸油泵（bèng）,通過流動的燃油（yóu）,給ECU散熱。

 

        回油油路:6個噴（pēn）油器的回（huí）油總管、共軌限壓閥的回油（yóu）管都接到（dào）高（gāo）壓油泵的回油管接頭上,然後一起通過（guò）總回（huí）油管回到油箱。

 

 1.濾（lǜ）清器

        為（wéi）了增強濾清效果,濰柴WP10.336柴油（yóu）機（jī）采用 了兩級串聯（lián）式濾清器,其中燃（rán）油粗濾器帶有油水分離器且（qiě）其上端（duān）蓋有（yǒu）手油泵和放氣螺釘,其下端裝有燃油含水率（lǜ）傳感器。

2.輸油泵

       輸（shū）油（yóu）泵的作用是將（jiāng）燃油從油箱（xiāng）吸入,過濾後將燃油提供（gòng）給進油計量閥,計量（liàng）後（hòu）再送至柱塞（sāi）腔。

       由於（yú）濰柴（chái）WP10.336柴油機為重型柴油機,為了滿足油門踏板最（zuì）大開度時噴油量的（de）需要,該柴油機采用了ZP5型齒（chǐ）輪式兩級輸油泵。輸油泵（bèng）集成（chéng）在高壓油泵上（shàng）,位於高壓油泵的後端。輸（shū）油（yóu）泵的一級（jí）主動齒（chǐ）輪通過半圓鍵與高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（dòng）齒輪為內（nèi）齒輪,共37個齒,一級從動齒輪為外（wài）齒輪,共13個（gè）齒;輸油泵的一級（jí）從動齒輪（lún）同軸連接了輸油泵的二級（jí）主動齒（chǐ）輪(外齒（chǐ） 輪（lún）,10個齒),二級從動齒輪也是外齒輪, 10個齒。

 

       輸油泵一級（jí）傳動的傳動比 為13:37,二級傳動的傳動比（bǐ）為1:1,總傳動比為13:37。由（yóu）此可（kě）見,輸（shū）油泵的轉速可 以達到（dào）高壓油泵凸輪軸轉速的2.85倍,通 過采用二級傳動（dòng）,輸油（yóu）量可以有很大的提 高。

      輸油泵一級主動齒輪及凸輪軸位置傳 感器信號輪為整體式,由半圓鍵與高壓油 泵（bèng）凸輪軸相（xiàng）連接。凸輪軸位置（zhì）傳感（gǎn）器信號 輪采用（yòng）凸齒式,其齒數為缸數+1個,共（gòng）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（què）定1缸壓縮（suō） 上（shàng）止點位置。凸輪軸位置傳感器為霍爾式。

                                       

       輸油泵（bèng）殼體集成了溢流閥和旁通（tōng）閥總成,溢流（liú）閥總成由鋼球、彈簧（huáng）及緊固螺釘組成;旁通閥總成由柱塞、彈簧及緊固螺釘組成。

                                

       當輸油（yóu）泵的（de）燃油（yóu）壓出端壓力過大（dà）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（chéng）燃油細濾器破裂（liè）;旁通閥的主要作用是當用（yòng）手油泵泵油時,旁通閥打開,向柱塞腔提供燃（rán）油（yóu）通道,發動機正常工作時,旁通（tōng）閥關（guān）閉。                        

                                 

       輸油泵後端蓋上有輸（shū）油泵進油口(來自 燃油粗濾器)和輸油泵出（chū）油口(到燃油（yóu）細（xì）濾（lǜ） 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（kǒu）直徑 大。輸油泵總成用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（liàng）閥用三個螺釘安裝在高壓（yā）油泵的進油位置（zhì）, 用於調整進入柱塞的燃油供（gòng）給量,從而調（diào）節共軌的燃油壓力值。ECU根據加速腳踏板位置傳（chuán）感器、增 壓壓力及溫度傳感器、凸輪軸位置傳感器、 曲軸位置傳感器等信號,確定高壓共軌內的 燃油（yóu）壓力,並通（tōng）過占空比PWM信號調節進 油（yóu）計量（liàng）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）實施反饋控（kòng）製,最終實現對 共軌壓（yā）力的閉環控製。

       Bosch EDC7係統進油計量閥采（cǎi）用進油端調節共軌壓力（lì）的方式,當進油計（jì）量閥不 通電時（shí）,其開度最大。進油計（jì）量閥的供油特 性如圖（tú）11所示。進油計量閥采用進油端調節 軌壓的方式,避免了燃油的不（bú）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（gāo）。

       

4.回油閥

        回油閥通過螺紋安裝在高（gāo）壓油泵（bèng）的回 油（yóu）位置,回油閥與進油（yóu）計量閥的 油路並聯,其作用是確（què）保進油計 量閥入口（kǒu）處的燃油壓力保持恒定,這也是 保（bǎo）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（yóu）泵加壓後且（qiě）經過 細濾器過濾後的燃油,當進油壓力超（chāo）過設定值時,燃油壓力克服回油閥內的彈簧（huáng）彈 力（lì）,回油孔打開（kāi）,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（de）燃油及時排出,防止（zhǐ）影響 回油閥（fá）的正常工（gōng）作（zuò）。

                                          

       若回油閥因各種原因卡（kǎ）死在常回油（yóu）的（de） 位置,會造成回油量過大（dà）以及經過進油計量閥進入柱（zhù）塞腔的燃油量減少,使共軌壓力不足,對發動機的性能有很大的影響, 甚至造成發動機不能啟（qǐ）動。

 5.零供油節流閥（fá）

       在進（jìn）油計量閥與柱塞腔之間的進油通 道上,設置了（le）零供油（yóu）節流閥,其 作（zuò）用是將燃油（yóu）中空氣及時排出,防止進入（rù） 柱塞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（yā）油泵的柱塞將燃油加壓後通過2根（gēn） 高壓油管接到共軌上,共軌上有6根高壓油 管(長度（dù）相等)將高壓油送至（zhì）噴（pēn）油器。

1.高壓油泵

      濰柴WP10.336柴油機采（cǎi）用（yòng）了CPN2.2 高壓油泵,最高壓力（lì）可達160MPa。該高壓（yā） 油（yóu）泵為雙缸直列柱塞式,采（cǎi）用機（jī）油潤滑。

      CPN2.2高壓油（yóu）泵主要由殼體、前（qián）後端 蓋、凸輪軸、2個滾輪（lún）總成及2個供（gòng）油單元（yuán）構（gòu）成,同時還（hái）集成了齒輪式輸油（yóu）泵、進油計 量閥、凸輪軸位置傳感器等。

 

(1)殼體

        殼體是高壓（yā）油泵的基礎件（jiàn）,由鋁合 金鑄造而成。其內部包含燃（rán）油的進油、回油油道以及（jí）機油的潤滑油道。兩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（lún）軸及前、後（hòu）端蓋。殼（ké）體正麵部分有一塊銘牌（pái）,其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。

          

(2)前、後端蓋

        前端蓋由鋼製材料製成,其（qí）內部安裝 了滑（huá）動軸承,用於支撐高壓油泵凸輪軸前 端;其外側（cè）內端麵安裝了油封、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（dìng）在高壓油泵殼體的前端（duān）麵。

 

       後端蓋由鑄鐵材料製成,其內部安裝 了滑動軸承,用於支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,後端蓋上有凸輪軸位置（zhì）傳感器的 安裝孔。後端蓋內側與高壓油（yóu）泵殼體相連 接,外側與輸油泵殼體連接。

 

(3)凸輪軸

       凸輪軸采用鋼製（zhì）材料製成,軸上（shàng）有（yǒu）兩 個凸輪,每個凸輪（lún）有三個相同的輪廓型線, 共計有6個相同的輪廓（kuò）型線在圓周方向呈 60°間隔角均布。凸輪（lún）軸每轉動 一圈,驅動柱塞進（jìn）油、出油各6次,6個相（xiàng） 同的輪廓型線在（zài）圓周方向上呈60°均（jun1）布, 可以使高壓油泵向共軌的供油更均勻。

                                                

      凸輪軸的前、後端軸頸分別支撐在 前、後端蓋上,采用滑動軸承,機油潤滑。 凸輪軸前端的錐麵軸頸通過鍵與高壓油泵正 時齒輪連接,後端的圓柱麵軸頸通過（guò）鍵與輸 油泵一級主動齒（chǐ）輪及凸（tū）輪軸位置傳感（gǎn）器信號 輪（lún）相連接（jiē）。

 

(4)滾輪總成

         共（gòng）有兩組滾輪（lún）總成,每個滾輪總成（chéng）由（yóu）滾輪體、滲 碳（tàn）滾輪銷、滾輪(大、小滾（gǔn）輪各1個)等組成。 滾輪由凸（tū）輪軸的凸輪驅動,在柱塞彈簧的彈力作用 下,使滾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（gòng）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、出油閥總成及出油閥緊座等組成。進、出油閥總成安裝在柱塞套（tào）與出油閥緊座（zuò）之（zhī）間的空腔內,每組供油單元用兩個螺（luó）釘固定在（zài）高油（yóu）泵的殼體上。

 

1柱塞

     為了提高（gāo）柱塞的耐磨性,其外表麵采用滲碳處 理（lǐ）,表麵呈黑色。柱（zhù）塞上端的外圓柱麵與柱塞套精密（mì） 配合,柱塞下端卡在彈簧座槽中,並在柱塞彈簧的作 用下與（yǔ）滾（gǔn）輪體可靠接觸。

 

2柱塞套

       柱塞套的2個O型圈之間的（de）外圓柱麵（miàn）上,有兩個 小（xiǎo）孔:A孔和B孔。A孔為泄油孔,與柱塞套（tào）下半部（bù）分 內腔的環槽（cáo）相（xiàng）通,其作用是將柱塞（sāi）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）量閥計 量後的（de）燃油通過（guò）高壓油泵殼體內部油道送（sòng）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（jìn）油閥總成

      進（jìn）油閥總（zǒng）成由進（jìn）油閥、進油（yóu）閥體、進 油閥（fá）彈簧等組成。進油閥體的外圓（yuán）柱麵上 有進油孔,與柱塞套進油孔B相通;進油閥（fá） 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個定位銷安裝孔,通 過定位銷（xiāo）與出油閥總成連（lián）接並定位。在發動機不工作時,進油閥在進油閥彈簧的作 用下保持（chí）關（guān）閉。

 

 4出油閥總成

        出（chū）油閥總成由出油閥、出油閥體、出 油閥彈簧等組成。出油閥體下端麵有兩個 定位銷安裝孔,通過定位銷與進油閥總成（chéng） 連接並定位。發動機不（bú）啟動時,出油閥在 出油（yóu）閥彈（dàn）簧作用下保（bǎo）持關閉。

 

(6)燃油吸入和加壓過程

        凸輪軸的轉（zhuǎn）動是通過滾輪總成使柱塞 上下運動,完成燃油（yóu）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（xià）降,滾輪（lún）總成及柱塞也 向下運動,柱塞上端的燃油壓力減小,經 過進油（yóu）計量閥計量後的（de）燃油經（jīng）過高壓油泵 內部油道,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（yóu）進入柱塞腔,完成 燃油的吸（xī）入過程。

                  

       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,柱塞上端 的燃油壓力增大,使進油（yóu）閥首先關閉,隨 著柱塞繼續上移,燃油壓力不（bú）斷提高, 當壓力超過出油閥彈（dàn）簧彈（dàn）力時,出油閥打（dǎ） 開,加壓後（hòu）的燃油被送到（dào）共軌,完成（chéng）燃油（yóu） 的加壓過程。

                                     

2.共軌

       濰柴WP10.336柴油機采（cǎi）用了LWR型 激（jī）光焊接共軌,共軌前端安裝了共軌壓力 傳感（gǎn）器,後端安裝了限壓閥（fá）,共軌（guǐ）與噴油 器高壓油管的接頭內部裝有流（liú）量限製器。

(1)共軌（guǐ）壓力傳感器（qì）

         共軌壓力傳感器由焊接在壓力裝置上 的（de）集成傳感器部件（jiàn）、裝有電子檢（jiǎn）測回路的 印刷電路板和裝有電子插（chā）入（rù）式連線的傳感 器外（wài）殼等組成。

        燃油通過共軌上的孔流向共軌壓力傳（chuán） 感器,燃油壓力作用在傳（chuán）感器膜片上。將 壓力信號（hào）轉（zhuǎn）換為（wéi）電信（xìn）號的傳感器部件(半導 體裝置)也安裝在此膜（mó）片上,傳感器產生的 信號被輸入一（yī）個用（yòng）於放大拾取信號並將它（tā） 送入（rù）ECU的檢測回（huí）路中。

 

共軌壓力傳感器的工作過程:共軌壓力作用在膜片上,導致膜片形狀發生變化（huà）,膜片形狀變化時,連（lián）接於膜片的電阻 值也將改變,改變的電阻（zǔ）值將引起通過5V 電橋電壓的變化,信號（hào）電壓的（de）變化範圍為 0~70mV(與共軌壓力（lì）有關),並且被放大 電路增（zēng）幅至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（xiàn）壓閥將打（dǎ）開回油通道,來（lái）限製最大 共軌壓力,限壓閥允許的瞬時最大共軌壓 力為（wéi）係統的額定壓力加5MPa左右。

(3)流量限製器

         流量限製器的金屬外殼兩端有外螺 紋,上端擰在共（gòng）軌上,下端用來擰入噴油 器的進油管。外殼兩（liǎng）端有孔,分別與共軌 及噴油（yóu）器進（jìn）油管相通（tōng）。流量限製器（qì）內部有（yǒu） 一個活塞,一根彈簧將此活塞向共軌方向 壓緊（jǐn）。活塞上的縱向孔（kǒng）連接進油孔和出油 孔,縱向（xiàng）孔（kǒng）直徑在末端是縮小的,具有精 確計量節流孔的作用。

                                                

      流量限（xiàn）製器的作用是防止噴油（yóu）器可能（néng） 出現持（chí）續噴油的現象。為此（cǐ）,當共（gòng）軌流出 的油量超過（guò）最大流（liú）量時,流量限製（zhì）器將自 動關閉流向相應噴（pēn）油器（qì）的（de）進油口（kǒu）,防（fáng）止繼 續噴（pēn）油。

3.噴油器

        濰柴WP10.336柴（chái）油（yóu）機采用了CRIN2 標準3型6孔式噴油器,噴油器由噴油器 體、孔（kǒng）式噴油嘴總成、液壓伺服係統以及電磁閥（fá）總成（chéng）等（děng）組成。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（yóu）器體

         噴油器體是噴油器的基礎件,其下端安裝孔式噴油嘴總成,液壓伺服（fú）係統及電 磁閥（fá）總成安裝在噴油器體上（shàng）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（yóu）及回油 油道（dào）。

                 

(2)孔式噴油嘴總成

         孔式噴油嘴總成由（yóu）針閥、針閥體、針 閥彈簧、彈簧座及噴油嘴螺紋套等（děng）組成。針閥的工作麵采用滲碳（tàn）處理,針閥 與（yǔ）傳統柴油機的噴油（yóu）器針閥類似,帶有承 壓錐麵和密封錐麵。針（zhēn）閥體上端麵有進油 孔及2個定位銷孔,通過定位（wèi）銷定位,安裝 後確保針閥體上的進油孔與噴油器體上的 進油孔對齊（qí）,在針閥彈簧的作用（yòng）下,針閥 關閉。噴油嘴螺紋套將針閥、針閥（fá）體、針 閥彈簧及（jí）彈簧座（zuò）等固定在噴油器體下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電（diàn）磁閥總成由電磁閥、電磁閥彈（dàn）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（xiàn） 時,不需要區分位（wèi）置),兩接線柱中間為一 絕緣體。電磁閥（fá）內部空腔內安裝了電磁閥 彈簧、電樞（shū）軸、電（diàn）樞盤及複位彈簧（huáng）。電磁 閥由發動機電控單元（yuán）通過占空比PWM信號 控製,通（tōng）過較高的電壓(接近100V)驅（qū）動, 實現大的驅動電流(實現電樞軸（zhóu）迅速抬起（qǐ）)。采用電源電壓(24V)驅動時,是為了實（shí）現維持電流(基於節能考慮)。

        發動機控製單元通過對噴油器電磁閥 的控（kòng）製,來實現對噴油正（zhèng）時、噴油量以及 噴（pēn）油規律(預噴+主噴)的控製。

 

(4)液壓伺服係統

                

      液壓伺（sì）服係（xì）統由球閥、球閥座、控（kòng）製 活塞及推杆等組成（chéng）。球閥安裝在 控製活塞回油節流孔的上（shàng）端,其（qí）上端與球 閥座接觸,球閥座與電磁閥（fá）總成的電樞軸 接觸,在電（diàn）磁閥彈簧向（xiàng）下的（de）彈力作用下, 電（diàn）樞軸與球閥座（zuò）、球閥座與球閥能夠（gòu）可靠 接（jiē）觸,使回（huí）油節流（liú）孔保（bǎo）持關閉。控（kòng）製活塞 上有進油節（jiē）流孔及回油節流（liú）孔,進油（yóu）節流 孔與（yǔ）噴（pēn）油器的進油（yóu）道相通。推杆上 端安裝在控製活塞的內部空（kōng）腔中（zhōng）,下端與 針閥接觸。

               

(5)噴油器的工作過程（chéng）

        當噴油器（qì）的電磁閥不通（tōng）電時,電樞軸 在彈（dàn）簧的作用下,將球閥座及球閥壓在控 製活塞的（de）回油節流孔上,使（shǐ）回（huí）油（yóu）節流孔關 閉,作（zuò）用在（zài）液壓伺服係統中推（tuī）杆（gǎn）頂部的壓（yā） 力（lì）大於（yú）作用在針閥承壓麵上的壓力,再加 上針閥（fá）彈簧向下的彈力作用,針閥被迫（pò）進 入閥座,將高壓油道與燃燒室（shì）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及球閥略微升起, 使回油節（jiē）流孔打開,針閥控製腔的壓力減 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（dàn）壓力小於（yú）作（zuò）用於（yú）噴油嘴針閥承（chéng）壓麵上的壓力時,針閥（fá）上升,燃 油經噴油嘴噴孔噴入燃燒室。此外,噴油（yóu） 器內部泄漏的燃油,通過噴油器回油管和 共軌（guǐ）的回油管一起（qǐ）接到高壓油泵的回油（yóu）管 處,匯總後（hòu）經一根總的回（huí）油管一起流回燃 油箱。