WP.10柴油機（jī）Bosch係統油路詳解

　　

       下文將以濰柴WP10.336(排量10L、功（gōng）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（lù）進（jìn）行詳細講解。CRSN2-16係統適用於中（zhōng）重型商用車,係統最高壓 力可達160MPa,可滿足國III、國IV等排放標準。該係（xì）統采用了CRIN2-16型噴油器,可選（xuǎn）裝三種高壓油泵：

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

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

      CB28-18直列（liè）式（shì）高壓泵;可以選用HFRN-16/18熱鍛共軌或者LWRN-16激光焊（hàn）接軌;

      可以選用EDC7適用於中重型（xíng）商用車,可直接發動機（jī）安裝,EDC16適用於乘用車（chē）和（hé）輕中（zhōng）型商用車,底盤安裝以及EDC17博世最新一代全球化平台,可集成DCU的（de）全部（bù）功能。

     

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

 

一、低壓油路

       低壓油路又可分為進油油路及回油油路。

        進油油路:輸油泵將柴油（yóu）從油箱中抽出經（jīng）過柴油 粗濾器(帶油水（shuǐ）分離器)過（guò）濾後,再次（cì）經過燃油細濾器 過濾,此時（shí）油路分成兩（liǎng）部分,一部（bù）分經過進油計量閥 計量後送至（zhì）高壓油泵柱塞腔,另一部（bù）分送至回油閥, 回油閥與進油計量閥並（bìng）聯,以保證進（jìn）油計量閥（fá）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（lǜ）,ECU下（xià）方安裝了一個焊（hàn）接座,利用經過燃油粗（cū）濾器（qì）的燃油流過該焊（hàn）接座的空 腔,然後流入輸油泵,通過流動（dòng）的燃（rán）油,給ECU散（sàn）熱。

 

        回油油路:6個噴（pēn）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）管回到（dào）油箱。

 

 1.濾清器

        為了增強濾清效果,濰柴WP10.336柴油機采用 了兩級串（chuàn）聯式濾（lǜ）清器,其中燃油粗濾器帶有油水分離器且（qiě）其上端蓋有手油泵和放氣螺釘,其下端裝有燃油含（hán）水率傳感（gǎn）器（qì）。

2.輸油泵

       輸油（yóu）泵的作用是將燃油從油箱吸入,過濾後將燃油提供給進油計量閥,計量後再送至柱（zhù）塞腔。

       由於濰柴WP10.336柴油機為重型柴油（yóu）機（jī）,為了滿足油門踏（tà）板最大開度時噴油量的需要,該柴油（yóu）機采用（yòng）了ZP5型齒輪式（shì）兩級輸油泵（bèng）。輸（shū）油泵集成在高壓油泵上,位（wèi）於高（gāo）壓油泵的後端。輸油泵的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。

 

     輸油泵的一級主動齒輪為內齒輪（lún）,共37個齒（chǐ）,一級從動齒輪為外齒輪,共13個齒;輸油泵的一級從動齒輪（lún）同軸連接了輸（shū）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輪, 10個齒。

 

       輸油泵一級傳動的傳動（dòng）比 為（wéi）13:37,二級傳動的傳動比為1:1,總傳動比為13:37。由此可見,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（guò）采用二級傳動,輸油量可以有很大的提 高。

      輸油泵一級主動（dòng）齒輪及凸輪軸位置傳 感器信號（hào）輪為整體式,由半（bàn）圓（yuán）鍵與（yǔ）高壓油 泵凸輪軸相連接（jiē）。凸輪軸位置傳感器信號 輪采用凸（tū）齒式,其齒數為缸數+1個,共7 個,其中（zhōng）6個信號齒（chǐ）為圓周方向120°均 布,增加了一個判缸（gāng）齒（chǐ）,用於確定1缸壓縮 上止點位（wèi）置（zhì）。凸輪軸位置傳感器為霍爾式（shì）。

                                       

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

                                

       當輸油泵的燃油（yóu）壓出端壓力（lì）過大時,溢流閥打開,使燃油壓出端（duān）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（lǜ）器破裂;旁（páng）通閥的主要作用是當用手油泵泵（bèng）油時,旁通閥打開,向柱塞腔提供燃油通道,發動機正常工（gōng）作時（shí）,旁（páng）通閥關閉（bì）。                        

                                 

       輸油泵後端蓋上有輸油泵進油（yóu）口(來自 燃油粗濾器)和輸（shū）油泵（bèng）出油口(到燃油細濾 器),並有向（xiàng）上的安裝標記,原因 在於進油節（jiē）流孔直徑較小（xiǎo）,而出油（yóu）口直徑 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（zài）高壓油泵的進油位置, 用於調整進入柱塞的燃油供給量,從（cóng）而調節共軌（guǐ）的燃油壓力值。ECU根據加速（sù）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、 曲軸位置傳感（gǎn）器等信號,確定高壓（yā）共軌（guǐ）內（nèi）的 燃油壓力,並通過占（zhàn）空比PWM信號調節進 油計量閥,實現對共軌壓力的控製。共軌（guǐ）壓 力傳（chuán）感器實時監測共軌（guǐ）內燃（rán）油壓力,並將信 號提供給發動機控製單元,發動機控製單元 再對進油計量閥實（shí）施反饋控製,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（yòng）進油端調（diào）節共軌壓力的（de）方式,當進油計量閥不 通（tōng）電（diàn）時,其開度最大。進油計量閥（fá）的供油特 性如圖11所示。進油計量閥采用進油端調節 軌壓（yā）的方式,避免（miǎn）了燃油的不必要壓縮所造 成的（de）發動機功率耗損以及燃油溫度的升高。

       

4.回油（yóu）閥

        回油閥通過螺（luó）紋安裝在高壓油泵的回 油位置,回油閥與（yǔ）進油計量閥的 油路並聯,其作用是確保進油計 量（liàng）閥入口處（chù）的燃油（yóu）壓力保（bǎo）持恒（héng）定,這也是 保證共軌係（xì）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泵加壓後且經過 細濾器過濾後的（de）燃油,當進油壓力超過設定值時,燃油壓力克（kè）服（fú）回油閥內的彈簧（huáng）彈 力,回油孔（kǒng）打開,將燃油經回油管流回（huí）油箱。

                                        

       另外,還設置了泄（xiè）油孔,其作用（yòng）是將 回油閥內泄露的燃油及時排出,防止影響 回油閥的正常工作。

                                          

       若回油閥因（yīn）各種原因卡死在常回油的 位置,會造成回油量過大以及經過（guò）進油計量閥進入柱塞腔（qiāng）的燃油量減（jiǎn）少,使共軌壓力（lì）不足,對發動機的性能有很大的影（yǐng）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（liàng）閥與柱塞腔之間的進油通 道上,設置了零供油（yóu）節流（liú）閥,其 作用是將燃油中空氣（qì）及時排出,防止進入 柱塞（sāi）腔以及當發動機熄火後,將管路（lù）中的 燃油及（jí）時回（huí）流至（zhì）油箱。

二、高壓油路

        高壓油（yóu）泵的（de）柱塞將（jiāng）燃油加壓後通過2根 高壓油管接（jiē）到共軌上,共軌上有6根高壓油 管(長度相（xiàng）等)將高壓油送至（zhì）噴油器。

1.高壓油（yóu）泵

      濰柴WP10.336柴油機采（cǎi）用了CPN2.2 高壓油泵（bèng）,最高（gāo）壓力可達160MPa。該高（gāo）壓（yā） 油泵（bèng）為雙缸直列柱塞式,采（cǎi）用機油潤滑。

      CPN2.2高壓油泵主（zhǔ）要（yào）由殼體、前後（hòu）端 蓋、凸（tū）輪軸、2個滾輪總成及2個供油單元構成,同時還集（jí）成了齒輪（lún）式（shì）輸油泵、進油計 量閥、凸輪軸（zhóu）位置傳感器等。

 

(1)殼體

        殼體（tǐ）是高壓油泵的基礎（chǔ）件,由鋁合 金（jīn）鑄（zhù）造而成。其內（nèi）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（yóu）單元及滾（gǔn）輪總成,下部空腔安 裝凸（tū）輪軸及前（qián）、後端蓋。殼體正麵部分有一（yī）塊銘牌,其上有（yǒu）一（yī）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（duān）蓋由（yóu）鋼製材料製成,其內部安（ān）裝 了滑動軸承,用於支撐高壓油泵凸輪軸（zhóu）前 端;其外側內端麵安裝了油封、內側外端 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（qí）內部安裝（zhuāng） 了滑動軸承,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（de）密封,後端蓋上有凸輪軸位置傳感器的 安裝孔。後端（duān）蓋內側與高壓油泵殼體相連 接,外側與輸油（yóu）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（gè）凸輪,每個（gè）凸輪有三個相同的輪（lún）廓型線, 共計有6個相同的輪廓型線在圓周方（fāng）向呈（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（gè）6次,6個相 同的輪廓型線在（zài）圓周方向上呈60°均布, 可以使高壓油泵向共軌的供（gòng）油更均勻。

                                                

      凸輪軸的（de）前、後端軸頸（jǐng）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（zhóu）頸通過鍵與高壓油泵正 時齒輪連接（jiē）,後端的圓柱麵軸頸通過鍵與輸 油泵（bèng）一（yī）級主動（dòng）齒輪及凸輪軸位置傳感器信號 輪相連接。

 

(4)滾輪總成

         共有兩組滾（gǔn）輪總成（chéng）,每個滾（gǔn）輪總成由滾輪體、滲 碳滾輪銷、滾（gǔn）輪(大、小滾輪各1個)等組成。 滾輪由凸輪軸的凸輪驅動,在柱塞（sāi）彈簧的彈（dàn）力作用 下,使滾輪與凸輪（lún）軸的凸輪始終保（bǎo）持（chí）接觸狀態,滾輪 體上端驅動柱塞。

 

(5)供（gòng）油單元

       共有兩組（zǔ）供油單元,每組供油單元由柱塞、柱塞 套、進油（yóu）閥總成、出（chū）油閥總成及出油閥（fá）緊座等（děng）組成。進、出油閥（fá）總成安（ān）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螺釘（dìng）固定在（zài）高油泵的殼體（tǐ）上。

 

1柱塞

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

 

2柱塞套

       柱塞套的2個O型圈（quān）之間的外（wài）圓柱麵上,有兩（liǎng）個 小孔:A孔和B孔。A孔為泄油孔,與柱塞套（tào）下半部（bù）分 內腔（qiāng）的環槽相通,其作用是將柱塞（sāi）與柱塞套之間泄漏（lòu） 的燃油（yóu）返回到進油端;B孔為進油孔,進油計（jì）量閥計 量後的燃油通過高（gāo）壓油泵殼（ké）體內部油道送至B孔,經B 孔（kǒng）及其內部的進油（yóu）閥進入柱塞腔。柱塞套內（nèi）部空腔（qiāng）安 裝進、出油閥總成,並由出油閥緊座緊固。

 

3進（jìn）油閥總成

      進油閥總成由進油閥、進油（yóu）閥體、進 油閥彈簧等組成。進油閥體的外圓柱麵上 有進油孔,與柱塞套進油（yóu）孔B相通;進油閥 體垂直方向上有2個（gè）油（yóu）孔,與柱塞腔相通; 進油閥體上（shàng）端（duān）麵有兩（liǎng）個定位銷安（ān）裝（zhuāng）孔,通 過定位銷與出油閥總成連接並（bìng）定位。在發動機不工（gōng）作時,進油閥在進油閥彈簧的作 用下保持關閉。

 

 4出油閥（fá）總成

        出油閥總成由出油閥、出（chū）油閥（fá）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 連接並定位。發動機不啟動時,出油閥在 出油閥彈簧作（zuò）用下保持關閉。

 

(6)燃油吸（xī）入（rù）和加壓過（guò）程

        凸輪軸的轉動是通過滾輪總成（chéng）使柱塞 上下運（yùn）動,完（wán）成燃油的吸入和加壓過程（chéng）。

       當柴油機帶動高壓油泵凸輪軸轉動 時（shí）,隨（suí）著凸輪的下降,滾輪總成及柱（zhù）塞也 向下運動,柱塞上端的（de）燃油壓力減小（xiǎo）,經 過（guò）進油計量（liàng）閥（fá）計量後的（de）燃（rán）油經（jīng）過高（gāo）壓油泵 內部油道（dào）,通過柱塞套的B孔、進油閥（fá）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,燃油進入柱塞腔,完成 燃（rán）油的吸入過程。

                  

       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,使進油閥首先關閉,隨 著柱塞（sāi）繼續上移,燃油壓力不斷提高, 當壓力超（chāo）過出油（yóu）閥（fá）彈簧彈力時,出油閥打 開,加壓後的燃油被送到共（gòng）軌,完成燃油（yóu） 的加壓過程（chéng）。

                                     

2.共（gòng）軌

       濰柴WP10.336柴（chái）油機采用（yòng）了LWR型 激光焊接共軌,共（gòng）軌前（qián）端安裝了共軌壓力 傳感器,後端安裝了限壓閥,共軌與噴油 器高壓油管的接頭內部裝（zhuāng）有（yǒu）流量限製器。

(1)共軌壓（yā）力傳感器

         共軌壓力傳感器由焊接在壓力裝置（zhì）上 的集成傳感器部件、裝有電子檢測（cè）回路的 印（yìn）刷電路板和裝有電子插入式連線的傳感 器外殼（ké）等組成（chéng）。

        燃油通過共軌上的孔流向共軌壓力傳 感器,燃（rán）油壓力作用在傳感器膜片上。將 壓力（lì）信號轉換為電（diàn）信號的傳感器部件(半導 體裝置（zhì）)也安裝在此膜片上,傳（chuán）感器產生的 信（xìn）號（hào）被輸入一個用於放大拾取信號並將它 送入ECU的檢測回路中。

 

共軌壓力傳（chuán）感器的工（gōng）作過程:共軌（guǐ）壓力作用在膜（mó）片上,導致膜片形狀發生變（biàn）化,膜（mó）片形狀變化時,連接於（yú）膜片的電阻 值也將（jiāng）改變,改變（biàn）的電阻值將引起通（tōng）過5V 電（diàn）橋電壓的變（biàn）化,信號電壓的變化範圍為 0~70mV(與共軌壓（yā）力有關),並且被放大（dà） 電（diàn）路增幅至0.5~4.5V。

(2)限壓閥

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

(3)流量限製器

         流量限製器的金屬外殼兩端（duān）有外螺 紋,上端（duān）擰在共軌上,下端（duān）用來擰入（rù）噴油 器的進油管（guǎn）。外殼兩端有孔,分別與共軌 及（jí）噴油器進油管相通。流量限製器內部有 一個活塞,一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（jìn）油孔和出油 孔,縱向孔（kǒng）直徑在末（mò）端是縮小的,具有精 確計量節流孔的作用。

                                                

      流量限製器的作用是防止噴油器可能（néng） 出現持續噴油的（de）現象。為此,當共軌流出 的油量超過最大流量時,流量（liàng）限製器（qì）將自 動關閉流向相（xiàng）應噴油器的進油口,防止繼 續噴油。

3.噴油（yóu）器

        濰柴WP10.336柴油機采用（yòng）了CRIN2 標準3型6孔（kǒng）式噴油器,噴油器由噴油器 體、孔式噴油嘴總成、液（yè）壓伺服係統以及電磁閥總成等組成。噴油器上有一（yī）組十位數的編碼,為Bosch的訂貨號,用於購買配件時使用。

 

(1)噴油器體

         噴油（yóu）器體是（shì）噴油器的基礎件,其下（xià）端安（ān）裝孔式噴油嘴（zuǐ）總成,液壓伺服係統及電 磁閥總成安裝在（zài）噴油器體上部的空（kōng）腔內, 其（qí）上半部有進油孔和回（huí）油孔,外圓柱麵上 有一（yī）個密封的O型圈,其內部有進油及（jí）回油（yóu） 油道。

                 

(2)孔（kǒng）式（shì）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（zuò）及（jí）噴油（yóu）嘴螺紋套等組成。針閥的工作麵采用滲碳處理,針閥 與傳統柴油機的噴油器針閥類似,帶有承 壓錐麵（miàn）和密封錐麵（miàn）。針閥體上（shàng）端麵有進油 孔及2個定位銷孔,通過定（dìng）位銷定位,安裝 後確保針（zhēn）閥體上（shàng）的進（jìn）油孔與噴油器體上的 進油孔對齊（qí）,在針閥彈（dàn）簧的作用下,針閥 關閉。噴油嘴（zuǐ）螺紋套將針閥、針閥體（tǐ）、針 閥彈簧及彈簧座等固定在噴油器體下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電磁閥總（zǒng）成由電磁閥、電磁閥彈（dàn）簧、電樞軸、電（diàn）樞軸盤及複位彈簧等（děng）組成。電磁（cí）閥總成上端有兩個電接線柱（zhù）(接線 時,不需要區分位置),兩接線柱（zhù）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（fù）位彈簧。電磁 閥由發動機電控單（dān）元通過（guò）占空比PWM信號 控製,通過較高的電壓(接近100V)驅（qū）動, 實現大的驅動電流(實現電樞軸迅速抬起)。采用電源（yuán）電壓(24V)驅動時,是（shì）為了實現（xiàn）維持電流(基於節能考慮（lǜ）)。

        發動機控製單元通過對噴油器電磁（cí）閥 的控製,來實現對噴油（yóu）正時、噴油量以及 噴油規律(預噴（pēn）+主噴（pēn）)的控製。

 

(4)液壓伺服（fú）係（xì）統

                

      液壓伺服係統（tǒng）由球閥、球（qiú）閥座、控製 活塞及推杆等組成。球閥安裝在 控製活塞回油節流孔的上端（duān）,其（qí）上端與球 閥座接觸（chù）,球閥座與電（diàn）磁閥總成的電樞軸 接觸,在電磁閥彈簧向下的彈力作用下, 電樞軸與球閥座、球閥座與球閥能夠可靠 接觸,使回（huí）油節流孔保持關閉（bì）。控製活塞 上有進油節流（liú）孔及回油節流孔,進油節流 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（duān）與 針閥接觸。

               

(5)噴（pēn）油（yóu）器的（de）工（gōng）作過程

        當噴（pēn）油器的（de）電磁閥不通電時,電樞軸 在彈（dàn）簧的作用下,將（jiāng）球閥座及球閥壓在控 製活塞的回（huí）油節流孔（kǒng）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 力大於作用（yòng）在針閥（fá）承（chéng）壓麵上的壓力,再加 上針閥彈（dàn）簧向（xiàng）下（xià）的彈力作用,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。

       當噴油器的電磁（cí）閥（fá）通電時,電樞軸克 服彈簧的彈力將球閥（fá）座及球閥（fá）略微（wēi）升起, 使回油節流孔（kǒng）打開,針閥控製腔的壓力減 小（xiǎo）,作用在液壓伺服係統中推杆頂（dǐng）部的壓 力也隨之下降。一旦壓力小於作用（yòng）於噴油嘴針閥承壓（yā）麵上的壓力時,針閥上升,燃 油經（jīng）噴油嘴（zuǐ）噴孔噴入燃燒室。此外,噴油 器內部泄漏的（de）燃油,通（tōng）過噴油器（qì）回油管和 共軌（guǐ）的回油管（guǎn）一起接到高壓油泵（bèng）的回油管 處,匯總後經一根（gēn）總的回油管（guǎn）一起流回燃 油箱。