WP.10柴（chái）油機（jī）Bosch係統油路詳解

　　

       下文將以濰（wéi）柴WP10.336(排量10L、功率 336PS)柴油機為例,對Bosch在中國運用最廣泛的平台CRSN2-16共軌係（xì）統的油路進行詳細講解。CRSN2-16係（xì）統適用於中重型商（shāng）用車,係統最高壓 力可（kě）達（dá）160MPa,可滿足國III、國IV等排放標（biāo）準。該係統采用了CRIN2-16型噴油器,可選裝三種高（gāo）壓（yā）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（jìng）向柱（zhù）塞高壓泵, 集（jí）成齒輪輸油泵；

      CB28-18直列式高壓泵;可以選用（yòng）HFRN-16/18熱鍛共軌或（huò）者LWRN-16激光（guāng）焊接軌;

      可以選用EDC7適用（yòng）於中（zhōng）重型商用車,可直接（jiē）發動（dòng）機安裝,EDC16適用（yòng）於乘用車和輕中型商用車,底盤安（ān）裝以及EDC17博世最新一代全球化平台,可集成DCU的全部功能（néng）。

     

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

 

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）從油箱中抽出經過柴油 粗濾器(帶（dài）油水分離器)過濾後,再次經過燃（rán）油（yóu）細濾器 過濾,此時油路分（fèn）成兩部分,一部分經過進油計量閥 計量後（hòu）送至高壓油泵柱塞腔,另一部分送至回油（yóu）閥, 回油（yóu）閥與進油（yóu）計量閥並聯,以保證進油計量閥的輸入 端壓力恒定。

 

       該發動（dòng）機的電控單元直接安裝在缸體上,基於ECU散熱（rè）考慮,ECU下方安裝了一個焊接座,利用經過燃油粗濾器的燃（rán）油流過該焊接座的空 腔,然（rán）後流入輸油泵（bèng）,通過（guò）流動的燃油,給ECU散熱。

 

        回油油路:6個（gè）噴油器的回油總管、共軌限壓閥的回油管都接到高壓油泵的回油管接頭上,然（rán）後一起通過總（zǒng）回油管回到油箱。

 

 1.濾清器

        為（wéi）了增強濾清效果,濰柴WP10.336柴油機采用 了兩級（jí）串聯式濾清器,其中燃油粗濾器（qì）帶有油水分離器且其（qí）上端蓋有手油泵和放氣（qì）螺（luó）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吸入,過濾後將燃油提供給進油計量閥（fá）,計量後（hòu）再送至柱（zhù）塞腔（qiāng）。

       由於濰柴WP10.336柴油機為重型柴油（yóu）機,為了滿足油門踏板最大開度時噴油量的需要,該柴油機采用了ZP5型齒輪式兩級（jí）輸油泵。輸油泵集成在（zài）高壓油泵（bèng）上,位於高壓油泵的（de）後端。輸油泵的（de）一級主動齒（chǐ）輪（lún）通過半圓鍵與高壓（yā）油泵的凸輪軸相連接（jiē）,並用螺釘緊（jǐn）固（gù）。

 

     輸油泵的一（yī）級主動齒輪為內齒輪,共37個齒,一級從動齒（chǐ）輪為外齒輪,共13個齒（chǐ）;輸油泵的一（yī）級從動齒（chǐ）輪同軸連接了輸油泵的二級主動齒輪(外齒 輪,10個齒),二（èr）級從動齒輪也（yě）是外齒輪, 10個齒。

 

       輸油（yóu）泵一級傳（chuán）動的傳動比 為13:37,二級傳（chuán）動（dòng）的傳動（dòng）比為1:1,總傳動比為13:37。由此（cǐ）可（kě）見,輸油泵的轉速可（kě） 以達到（dào）高壓油泵凸輪軸轉速的2.85倍,通 過采（cǎi）用（yòng）二級傳動,輸（shū）油量可以有（yǒu）很（hěn）大的提 高（gāo）。

      輸油泵一級主動齒輪及凸輪軸位置傳 感（gǎn）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（zhì）傳（chuán）感器信號（hào） 輪采用凸齒式,其齒數為缸數+1個,共7 個,其中（zhōng）6個信號齒為圓周方向120°均 布,增加了一個判缸齒,用（yòng）於確定（dìng）1缸壓縮 上止點位置。凸輪軸位置傳感器為霍爾式。

                                       

       輸油泵殼體集成了溢流閥和旁通閥總成,溢流閥總成由鋼（gāng）球、彈簧及緊固螺釘組成;旁通（tōng）閥總成由柱塞、彈簧及（jí）緊固螺釘（dìng）組成（chéng）。

                                

       當（dāng）輸油泵的燃油壓出端壓力過大時,溢流閥（fá）打開,使燃油壓出端與（yǔ） 燃（rán）油（yóu）吸（xī）入端短接,從而防止由於（yú）壓力過高而造成燃油（yóu）細濾（lǜ）器破裂;旁通（tōng）閥（fá）的主要作用是當用手（shǒu）油泵泵油時,旁通（tōng）閥打開,向柱塞腔提供燃（rán）油通道,發動機正常工作時,旁通閥關閉。                        

                                 

       輸油泵後端蓋（gài）上有輸油泵進油口（kǒu）(來自 燃油（yóu）粗濾器)和輸油泵出油口(到燃油（yóu）細濾 器),並有向上的安裝標記,原（yuán）因 在於進油節流孔直（zhí）徑較小,而出油口（kǒu）直徑 大（dà）。輸油泵總成用（yòng）4個螺釘固定（dìng）在高壓（yā）油泵 殼體（tǐ）後端。

                                                                    

3.進油計量閥

 

      進油計量閥用三（sān）個螺釘安裝在高壓油（yóu）泵的進油位（wèi）置, 用（yòng）於調整（zhěng）進入柱塞的燃油供給量,從而調節共軌的（de）燃油壓力值。ECU根據加速腳踏板位置傳感器、增 壓壓力（lì）及溫度傳感器、凸輪軸位置傳感器、 曲（qǔ）軸位置傳感器等信號,確定高壓共軌內的 燃油壓力,並通過占空比PWM信號調節進 油計量閥,實現對共軌壓力的控製。共軌壓 力傳感器實時監（jiān）測共（gòng）軌（guǐ）內燃油壓力（lì）,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（gòng）軌壓力的閉環控（kòng）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）,當進油計量閥不 通電時,其開度最大。進油計量閥的供（gòng）油特（tè） 性如圖11所示。進油計量閥采用進油端調節 軌壓（yā）的方式,避免了燃油的不必要壓縮所（suǒ）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（guò）螺紋安裝在高壓油泵的回 油位置,回油閥與進油計量閥的 油路並聯,其作用是確保進油計 量閥入口處的（de）燃油壓力（lì）保（bǎo）持恒（héng）定,這也是 保（bǎo）證共軌係統正常工作的先決條件。

 

       回油閥（fá）上共有3個孔,其中, 進油孔的燃（rán）油來自輸油泵加壓後且經過 細（xì）濾（lǜ）器過濾後的燃油,當進油壓力（lì）超過設定值時,燃（rán）油壓力克（kè）服回油（yóu）閥內的彈簧彈 力,回（huí）油孔打開,將燃油經回油管流（liú）回油箱。

                                        

       另外,還設置了泄（xiè）油（yóu）孔,其作用（yòng）是將 回油（yóu）閥內（nèi）泄（xiè）露的燃油及時排（pái）出,防止影響 回油閥的正常工作。

                                          

       若回油閥因各種原因卡死在常回油的 位置,會造成回油量（liàng）過大以及（jí）經過進油計量閥進入柱塞腔的燃油量減少,使共軌壓力不足,對發動機的性能有（yǒu）很大的影響, 甚至（zhì）造成發動機不（bú）能啟動。

 5.零供（gòng）油節流閥

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

二、高壓油（yóu）路

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

1.高壓（yā）油泵

      濰柴WP10.336柴油機采用了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,采用機油潤滑。

      CPN2.2高壓油泵主要由殼體、前後端 蓋、凸輪軸、2個滾輪（lún）總成及2個供油單（dān）元構成（chéng）,同時（shí）還集成了（le）齒輪式輸油（yóu）泵、進油計 量閥、凸輪軸位置傳感（gǎn）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（jí）機油的潤滑（huá）油道。兩個垂直（zhí）空腔安裝供油單元及滾輪總成,下部（bù）空腔安 裝凸輪軸及前（qián）、後（hòu）端蓋。殼體（tǐ）正麵部分有一塊銘牌,其上有一組十位（wèi）數的編碼（mǎ）,為 Bosch的訂貨號（hào）,用於購買配件時使用。

          

(2)前、後端蓋

        前端（duān）蓋由鋼製材料製成,其內部安裝 了滑動軸承,用於（yú）支撐高壓油泵凸輪軸前 端（duān）;其外側內端麵安裝了油封、內側外端 麵安裝了O型圈用（yòng）於機油（yóu）的密封。前端蓋用 4個（gè）螺釘固定在高壓油泵殼體的前端麵。

 

       後端（duān）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（yóu）泵（bèng）凸輪軸（zhóu）後 端,其內側外端麵安裝了（le）O型圈用於機油 的（de）密封,後端（duān）蓋上（shàng）有凸輪軸位置傳感器的 安裝孔。後端蓋內側與高壓油泵殼體相（xiàng）連 接,外（wài）側與輸油泵殼體連接。

 

(3)凸輪軸

       凸輪軸（zhóu）采用（yòng）鋼製材料製成（chéng）,軸上（shàng）有兩 個凸（tū）輪,每個凸（tū）輪有三個相同的輪廓型線, 共計有6個相同的輪廓型線在圓周方向呈 60°間隔角均布。凸輪軸每轉動（dòng） 一圈,驅動柱塞進油、出（chū）油各6次,6個相 同的輪廓型線在圓周方向上呈60°均布, 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（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（qián）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鍵與輸 油泵一級主動齒輪及凸輪軸（zhóu）位置傳感器信（xìn）號 輪相連接。

 

(4)滾輪總（zǒng）成

         共有兩組滾輪總成,每個滾輪總成由滾輪（lún）體、滲（shèn） 碳滾輪銷、滾輪(大、小滾輪（lún）各1個)等組（zǔ）成。 滾輪由凸輪軸的凸（tū）輪驅動,在柱塞彈簧的彈力作（zuò）用 下,使滾輪（lún）與凸輪軸的凸輪始終保（bǎo）持接觸狀態,滾輪 體（tǐ）上端驅動柱塞。

 

(5)供（gòng）油單元（yuán）

       共有兩組供油單元,每組供油單元由柱塞、柱塞 套、進油閥（fá）總成、出油閥（fá）總成及出油閥緊座（zuò）等組成。進、出油閥總成安裝在柱塞（sāi）套與出油閥緊座之間的空腔內,每組（zǔ）供油單（dān）元用兩個螺釘固定（dìng）在高油（yóu）泵的（de）殼體上。

 

1柱塞

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

 

2柱塞套

       柱塞套（tào）的2個O型圈之（zhī）間的外圓柱麵上,有兩個 小孔:A孔和B孔。A孔為泄油孔,與（yǔ）柱塞（sāi）套下半部分 內腔的環槽相通,其作用是將柱塞與柱塞套之間泄漏 的燃油返回到進油（yóu）端;B孔為進油孔,進油計量閥計（jì） 量後的燃油通過高壓油泵殼體內部油道送（sòng）至B孔（kǒng）,經B 孔及其內部的進油（yóu）閥進入（rù）柱塞腔（qiāng）。柱塞套內部空腔安 裝（zhuāng）進、出油閥總成,並由出油閥緊座緊固（gù）。

 

3進油閥總成

      進油閥總成由進油閥、進油閥體、進（jìn） 油閥彈簧等組成。進油閥體的外圓柱麵（miàn）上 有（yǒu）進油孔,與柱塞套進油孔B相通;進（jìn）油閥 體垂（chuí）直方向上有2個油孔,與（yǔ）柱塞腔相通; 進油閥體上端麵（miàn）有兩個定位銷安（ān）裝孔,通 過（guò）定（dìng）位銷與出（chū）油（yóu）閥總成連接並定位。在發動機不（bú）工（gōng）作時,進油閥在進油閥彈（dàn）簧的作 用下保（bǎo）持關閉。

 

 4出油閥總成

        出油閥總成由出油閥、出油（yóu）閥（fá）體、出 油閥彈簧等組成（chéng）。出油閥體下端（duān）麵有兩個 定（dìng）位銷安裝孔（kǒng）,通過定位（wèi）銷與進油閥總（zǒng）成 連接並定（dìng）位。發動機不啟動時,出（chū）油（yóu）閥在 出油閥（fá）彈簧作用（yòng）下保持關（guān）閉。

 

(6)燃油吸入和加壓過程（chéng）

        凸輪軸的轉動是通（tōng）過滾輪總成（chéng）使柱塞 上下運動,完成燃油的吸入（rù）和加壓過程。

       當柴油機帶動（dòng）高壓油（yóu）泵（bèng）凸輪軸轉動 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（de）燃油壓力減小,經 過進油計量閥計量後（hòu）的燃油經過高壓油泵 內部油（yóu）道,通過柱塞套的（de）B孔、進油（yóu）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,燃油進（jìn）入柱塞腔,完成 燃油的吸入過程。

                  

       當凸輪軸轉動時（shí）,隨著凸輪（lún）的（de）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（fá）首（shǒu）先（xiān）關（guān）閉,隨 著柱塞繼續上移,燃油壓力不斷提高, 當壓力超過出油閥彈簧彈（dàn）力時,出油閥（fá）打 開,加壓後的燃油被送（sòng）到共軌,完成燃油 的加壓過程。

                                     

2.共軌

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

(1)共軌壓力（lì）傳感（gǎn）器

         共軌壓力傳感器由焊接在壓力裝置上（shàng） 的集成傳感器（qì）部件、裝有電子檢測（cè）回路的 印刷電路板和裝（zhuāng）有電子插入（rù）式連線的傳感 器外殼（ké）等組成。

        燃油通過共軌上的（de）孔流向共軌壓力傳 感器,燃油壓力（lì）作用在傳感器膜片上。將 壓力信號轉換為電信號的傳感器部件(半導 體裝置)也安裝在此膜片上,傳感器產生的 信號被（bèi）輸入一個用於放大（dà）拾取信號並將它 送（sòng）入ECU的檢測回路中。

 

共軌壓力傳感器的工作過程（chéng）:共軌壓力作用在膜片上,導致膜（mó）片形狀發生變化,膜（mó）片形狀變化時,連接於膜片的電阻 值也將改變,改變的電阻值將引（yǐn）起通過5V 電（diàn）橋電壓的變化（huà）,信號電壓的變化範（fàn）圍為 0~70mV(與共軌壓力有（yǒu）關),並且被放（fàng）大 電路增幅至0.5~4.5V。

(2)限壓閥

       限壓閥為一機械式閥門,壓力過（guò）大時,限（xiàn）壓（yā）閥將打開回油通道,來（lái）限製最大 共（gòng）軌壓力（lì）,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

         流量限製器的（de）金屬外殼兩端有外（wài）螺 紋,上端擰（nǐng）在共軌上,下端用來擰入噴油 器的進油管。外殼兩端有孔,分別與共（gòng）軌 及噴油器進油管相通。流量限製（zhì）器內部有（yǒu） 一個（gè）活塞,一根彈簧將此活塞向共軌方向 壓緊。活塞（sāi）上的縱向孔連接進油（yóu）孔和出油 孔,縱向孔直徑在末端是縮小的,具（jù）有精（jīng） 確計量節流孔的作用。

                                                

      流量限製器的作用（yòng）是防止噴油器可能 出現持續噴油的現象。為此,當共軌流出 的油量超過最大流量時,流（liú）量限製器將自 動關（guān）閉流向相應噴油器的進油口,防止繼 續噴油。

3.噴（pēn）油（yóu）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（pēn）油器 體、孔（kǒng）式噴油嘴總（zǒng）成、液壓伺服係統以及電（diàn）磁閥（fá）總成等組（zǔ）成。噴油器上有一組（zǔ）十（shí）位數的編碼（mǎ）,為Bosch的訂貨號,用（yòng）於購買配件時使用（yòng）。

 

(1)噴油器（qì）體

         噴油器體是噴油（yóu）器的基礎件,其下端安裝孔（kǒng）式噴油（yóu）嘴總成,液壓伺服係（xì）統及電 磁閥總成安裝在噴油器體上部（bù）的空腔內, 其上半（bàn）部有進油孔和回油孔,外圓柱麵上 有一個密封的O型（xíng）圈,其內部有進油（yóu）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、針 閥彈簧（huáng）、彈簧座及噴油嘴螺紋套等組成。針（zhēn）閥的工作麵采用滲（shèn）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（duān）麵有進油 孔及2個定位銷孔,通過定位銷定位,安裝 後確保針閥體上的（de）進油孔與噴油器體上的 進油孔對齊,在針閥彈簧的作用（yòng）下,針閥 關閉。噴油嘴螺紋套將針閥、針閥體、針 閥彈簧（huáng）及彈簧座等固定在噴油器（qì）體下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電磁閥總成由（yóu）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（diàn）磁閥 彈簧、電樞軸、電樞盤及複位彈簧。電磁 閥（fá）由發動（dòng）機電控單（dān）元通過占空比PWM信號 控製,通過較高的電壓(接近100V)驅動, 實現大的驅動電流(實現電樞軸迅速抬（tái）起)。采用電源電壓(24V)驅（qū）動（dòng）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（pēn）油器（qì）電磁閥 的控製,來實現對噴油正時、噴油量以及 噴油規律（lǜ）(預噴+主噴)的控製。

 

(4)液壓伺服係統

                

      液壓伺服係統由球閥（fá）、球閥座、控製 活塞及推（tuī）杆等（děng）組成。球閥安裝在 控製活塞回油節流孔的上端,其上（shàng）端與球 閥座接觸,球閥座與（yǔ）電磁（cí）閥總成（chéng）的電樞軸 接觸（chù）,在電磁閥（fá）彈簧向下（xià）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,使回油節流孔保（bǎo）持關閉。控製活塞 上有進油節流孔及回油節（jiē）流孔,進油節流 孔與噴油器的進（jìn）油道相通。推杆上 端安裝在控製活塞的內部空腔中,下（xià）端與 針閥接觸。

               

(5)噴油（yóu）器的工作過程

        當噴油器的電（diàn）磁閥不通電時,電樞軸 在彈簧的作用下,將（jiāng）球（qiú）閥座及球閥壓在控 製活塞（sāi）的回（huí）油節流孔上,使回油節流孔關 閉,作用在液壓伺（sì）服係統中推杆頂部（bù）的壓 力大於作用在針閥承壓麵上的壓力（lì）,再加 上針閥彈簧向下的（de）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（yóu）器的電磁閥（fá）通電（diàn）時（shí）,電（diàn）樞軸克 服彈簧的彈力將（jiāng）球閥座及（jí）球閥略微升起, 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（de）壓 力也隨之下降。一旦壓力小（xiǎo）於作用於噴油（yóu）嘴針閥承壓麵（miàn）上的壓力時,針閥上升,燃 油經噴油嘴噴孔噴（pēn）入燃燒室。此外,噴油 器內部泄漏的燃油,通過噴油器回油管和 共軌的回油（yóu）管一起接（jiē）到高壓（yā）油泵的回油管 處,匯總後經一根總的回油（yóu）管一起流回燃 油（yóu）箱。