下文將以濰柴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臺CRSN2-16共軌系統(tǒng)的油路進行詳細講解。CRSN2-16系統(tǒng)適用于中重型商用車,系統(tǒng)最高壓 力可達160MPa,可滿足國III、國IV等排放標準。該系統(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激光焊接軌;

      可以選用EDC7適用于中重型商用車,可直接發(fā)動機安裝,EDC16適用于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平臺,可集成DCU的全部功能。

     

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

 

一、低壓油路

       低壓油路又可分為進油油路及回油油路。

        進油油路:輸油泵將柴油從油箱中抽出經(jīng)過柴油 粗濾器(帶油水分離器)過濾后,再次經(jīng)過燃油細濾器 過濾,此時油路分成兩部分,一部分經(jīng)過進油計量閥 計量后送至高壓油泵柱塞腔,另一部分送至回油閥, 回油閥與進油計量閥并聯(lián),以保證進油計量閥的輸入 端壓力恒定。

 

       該發(fā)動機的電控單元直接安裝在缸體上,基于ECU散熱考慮,ECU下方安裝了一個焊接座,利用經(jīng)過燃油粗濾器的燃油流過該焊接座的空 腔,然后流入輸油泵,通過流動的燃油,給ECU散熱。

 

        回油油路:6個噴油器的回油總管、共軌限壓閥的回油管都接到高壓油泵的回油管接頭上,然后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 了兩級串聯(lián)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油從油箱吸入,過濾后將燃油提供給進油計量閥,計量后再送至柱塞腔。

       由于濰柴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,該柴油機采用了ZP5型齒輪式兩級輸油泵。輸油泵集成在高壓油泵上,位于高壓油泵的后端。輸油泵的一級主動齒輪通過半圓鍵與高壓油泵的凸輪軸相連接,并用螺釘緊固。

 

     輸油泵的一級主動齒輪為內(nèi)齒輪,共37個齒,一級從動齒輪為外齒輪,共13個齒;輸油泵的一級從動齒輪同軸連接了輸油泵的二級主動齒輪(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比 為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(zhuǎn)速可 以達到高壓油泵凸輪軸轉(zhuǎn)速的2.85倍,通 過采用二級傳動,輸油量可以有很大的提 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 泵凸輪軸相連接。凸輪軸位置傳感器信號 輪采用凸齒式,其齒數(shù)為缸數(shù)+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,用于確定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,溢流閥總成由鋼球、彈簧及緊固螺釘組成;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,從而防止由于壓力過高而造成燃油細濾器破裂;旁通閥的主要作用是當用手油泵泵油時,旁通閥打開,向柱塞腔提供燃油通道,發(fā)動機正常工作時,旁通閥關(guān)閉。                        

                                 

       輸油泵后端蓋上有輸油泵進油口(來自 燃油粗濾器)和輸油泵出油口(到燃油細濾 器),并有向上的安裝標記,原因 在于進油節(jié)流孔直徑較小,而出油口直徑 大。輸油泵總成用4個螺釘固定在高壓油泵 殼體后端。

                                                                    

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, 用于調(diào)整進入柱塞的燃油供給量,從而調(diào)節(jié)共軌的燃油壓力值。ECU根據(jù)加速腳踏板位置傳感器、增 壓壓力及溫度傳感器、凸輪軸位置傳感器、 曲軸位置傳感器等信號,確定高壓共軌內(nèi)的 燃油壓力,并通過占空比PWM信號調(diào)節(jié)進 油計量閥,實現(xiàn)對共軌壓力的控制。共軌壓 力傳感器實時監(jiān)測共軌內(nèi)燃油壓力,并將信 號提供給發(fā)動機控制單元,發(fā)動機控制單元 再對進油計量閥實施反饋控制,最終實現(xiàn)對 共軌壓力的閉環(huán)控制。

       Bosch EDC7系統(tǒng)進油計量閥采用進油端調(diào)節(jié)共軌壓力的方式,當進油計量閥不 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(diào)節(jié) 軌壓的方式,避免了燃油的不必要壓縮所造 成的發(fā)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回 油位置,回油閥與進油計量閥的 油路并聯(lián),其作用是確保進油計 量閥入口處的燃油壓力保持恒定,這也是 保證共軌系統(tǒng)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后且經(jīng)過 細濾器過濾后的燃油,當進油壓力超過設(shè)定值時,燃油壓力克服回油閥內(nèi)的彈簧彈 力,回油孔打開,將燃油經(jīng)回油管流回油箱。

                                        

       另外,還設(shè)置了泄油孔,其作用是將 回油閥內(nèi)泄露的燃油及時排出,防止影響 回油閥的正常工作。

                                          

       若回油閥因各種原因卡死在?；赜偷?/span> 位置,會造成回油量過大以及經(jīng)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(fā)動機的性能有很大的影響, 甚至造成發(fā)動機不能啟動。

 5.零供油節(jié)流閥

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

二、高壓油路

        高壓油泵的柱塞將燃油加壓后通過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)將高壓油送至噴油器。

1.高壓油泵

      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、前后端 蓋、凸輪軸、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(chǔ)件,由鋁合 金鑄造而成。其內(nèi)部包含燃油的進油、回油油道以及機油的潤滑油道。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、后端蓋。殼體正面部分有一塊銘牌,其上有一組十位數(shù)的編碼,為 Bosch的訂貨號,用于購買配件時使用。

          

(2)前、后端蓋

        前端蓋由鋼制材料制成,其內(nèi)部安裝 了滑動軸承,用于支撐高壓油泵凸輪軸前 端;其外側(cè)內(nèi)端面安裝了油封、內(nèi)側(cè)外端 面安裝了O型圈用于機油的密封。前端蓋用 4個螺釘固定在高壓油泵殼體的前端面。

 

       后端蓋由鑄鐵材料制成,其內(nèi)部安裝 了滑動軸承,用于支撐高壓油泵凸輪軸后 端,其內(nèi)側(cè)外端面安裝了O型圈用于機油 的密封,后端蓋上有凸輪軸位置傳感器的 安裝孔。后端蓋內(nèi)側(cè)與高壓油泵殼體相連 接,外側(cè)與輸油泵殼體連接。

 

(3)凸輪軸

       凸輪軸采用鋼制材料制成,軸上有兩 個凸輪,每個凸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(zhuǎn)動 一圈,驅(qū)動柱塞進油、出油各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、后端軸頸分別支撐在 前、后端蓋上,采用滑動軸承,機油潤滑。 凸輪軸前端的錐面軸頸通過鍵與高壓油泵正 時齒輪連接,后端的圓柱面軸頸通過鍵與輸 油泵一級主動齒輪及凸輪軸位置傳感器信號 輪相連接。

 

(4)滾輪總成

         共有兩組滾輪總成,每個滾輪總成由滾輪體、滲 碳滾輪銷、滾輪(大、小滾輪各1個)等組成。 滾輪由凸輪軸的凸輪驅(qū)動,在柱塞彈簧的彈力作用 下,使?jié)L輪與凸輪軸的凸輪始終保持接觸狀態(tài),滾輪 體上端驅(qū)動柱塞。

 

(5)供油單元

       共有兩組供油單元,每組供油單元由柱塞、柱塞 套、進油閥總成、出油閥總成及出油閥緊座等組成。進、出油閥總成安裝在柱塞套與出油閥緊座之間的空腔內(nèi),每組供油單元用兩個螺釘固定在高油泵的殼體上。

 

1柱塞

     為了提高柱塞的耐磨性,其外表面采用滲碳處 理,表面呈黑色。柱塞上端的外圓柱面與柱塞套精密 配合,柱塞下端卡在彈簧座槽中,并在柱塞彈簧的作 用下與滾輪體可靠接觸。

 

2柱塞套

       柱塞套的2個O型圈之間的外圓柱面上,有兩個 小孔:A孔和B孔。A孔為泄油孔,與柱塞套下半部分 內(nèi)腔的環(huán)槽相通,其作用是將柱塞與柱塞套之間泄漏 的燃油返回到進油端;B孔為進油孔,進油計量閥計 量后的燃油通過高壓油泵殼體內(nèi)部油道送至B孔,經(jīng)B 孔及其內(nèi)部的進油閥進入柱塞腔。柱塞套內(nèi)部空腔安 裝進、出油閥總成,并由出油閥緊座緊固。

 

3進油閥總成

      進油閥總成由進油閥、進油閥體、進 油閥彈簧等組成。進油閥體的外圓柱面上 有進油孔,與柱塞套進油孔B相通;進油閥 體垂直方向上有2個油孔,與柱塞腔相通; 進油閥體上端面有兩個定位銷安裝孔,通 過定位銷與出油閥總成連接并定位。在發(fā)動機不工作時,進油閥在進油閥彈簧的作 用下保持關(guān)閉。

 

 4出油閥總成

        出油閥總成由出油閥、出油閥體、出 油閥彈簧等組成。出油閥體下端面有兩個 定位銷安裝孔,通過定位銷與進油閥總成 連接并定位。發(fā)動機不啟動時,出油閥在 出油閥彈簧作用下保持關(guān)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,完成燃油的吸入和加壓過程。

       當柴油機帶動高壓油泵凸輪軸轉(zhuǎn)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小,經(jīng) 過進油計量閥計量后的燃油經(jīng)過高壓油泵 內(nèi)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 油閥抬起并打開,燃油進入柱塞腔,完成 燃油的吸入過程。

                  

       當凸輪軸轉(zhuǎn)動時,隨著凸輪的上升, 驅(qū)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(guān)閉,隨 著柱塞繼續(xù)上移,燃油壓力不斷提高, 當壓力超過出油閥彈簧彈力時,出油閥打 開,加壓后的燃油被送到共軌,完成燃油 的加壓過程。

                                     

2.共軌

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

(1)共軌壓力傳感器

         共軌壓力傳感器由焊接在壓力裝置上 的集成傳感器部件、裝有電子檢測回路的 印刷電路板和裝有電子插入式連線的傳感 器外殼等組成。

        燃油通過共軌上的孔流向共軌壓力傳 感器,燃油壓力作用在傳感器膜片上。將 壓力信號轉(zhuǎn)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(chǎn)生的 信號被輸入一個用于放大拾取信號并將它 送入ECU的檢測回路中。

 

共軌壓力傳感器的工作過程:共軌壓力作用在膜片上,導致膜片形狀發(fā)生變化,膜片形狀變化時,連接于膜片的電阻 值也將改變,改變的電阻值將引起通過5V 電橋電壓的變化,信號電壓的變化范圍為 0~70mV(與共軌壓力有關(guān)),并且被放大 電路增幅至0.5~4.5V。

(2)限壓閥

       限壓閥為一機械式閥門,壓力過大時,限壓閥將打開回油通道,來限制最大 共軌壓力,限壓閥允許的瞬時最大共軌壓 力為系統(tǒng)的額定壓力加5MPa左右。

(3)流量限制器

         流量限制器的金屬外殼兩端有外螺 紋,上端擰在共軌上,下端用來擰入噴油 器的進油管。外殼兩端有孔,分別與共軌 及噴油器進油管相通。流量限制器內(nèi)部有 一個活塞,一根彈簧將此活塞向共軌方向 壓緊?；钊系目v向孔連接進油孔和出油 孔,縱向孔直徑在末端是縮小的,具有精 確計量節(jié)流孔的作用。

                                                

      流量限制器的作用是防止噴油器可能 出現(xiàn)持續(xù)噴油的現(xiàn)象。為此,當共軌流出 的油量超過最大流量時,流量限制器將自 動關(guān)閉流向相應(yīng)噴油器的進油口,防止繼 續(xù)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、孔式噴油嘴總成、液壓伺服系統(tǒng)以及電磁閥總成等組成。噴油器上有一組十位數(shù)的編碼,為Bosch的訂貨號,用于購買配件時使用。

 

(1)噴油器體

         噴油器體是噴油器的基礎(chǔ)件,其下端安裝孔式噴油嘴總成,液壓伺服系統(tǒng)及電 磁閥總成安裝在噴油器體上部的空腔內(nèi), 其上半部有進油孔和回油孔,外圓柱面上 有一個密封的O型圈,其內(nèi)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、針 閥彈簧、彈簧座及噴油嘴螺紋套等組成。針閥的工作面采用滲碳處理,針閥 與傳統(tǒng)柴油機的噴油器針閥類似,帶有承 壓錐面和密封錐面。針閥體上端面有進油 孔及2個定位銷孔,通過定位銷定位,安裝 后確保針閥體上的進油孔與噴油器體上的 進油孔對齊,在針閥彈簧的作用下,針閥 關(guān)閉。噴油嘴螺紋套將針閥、針閥體、針 閥彈簧及彈簧座等固定在噴油器體下端。

            

(3)電磁閥總成

            

       電磁閥總成由電磁閥、電磁閥彈簧、電樞軸、電樞軸盤及復(fù)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(qū)分位置),兩接線柱中間為一 絕緣體。電磁閥內(nèi)部空腔內(nèi)安裝了電磁閥 彈簧、電樞軸、電樞盤及復(fù)位彈簧。電磁 閥由發(fā)動機電控單元通過占空比PWM信號 控制,通過較高的電壓(接近100V)驅(qū)動, 實現(xiàn)大的驅(qū)動電流(實現(xiàn)電樞軸迅速抬起)。采用電源電壓(24V)驅(qū)動時,是為了實現(xiàn)維持電流(基于節(jié)能考慮)。

        發(fā)動機控制單元通過對噴油器電磁閥 的控制,來實現(xiàn)對噴油正時、噴油量以及 噴油規(guī)律(預(yù)噴+主噴)的控制。

 

(4)液壓伺服系統(tǒng)

                

      液壓伺服系統(tǒng)由球閥、球閥座、控制 活塞及推桿等組成。球閥安裝在 控制活塞回油節(jié)流孔的上端,其上端與球 閥座接觸,球閥座與電磁閥總成的電樞軸 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,使回油節(jié)流孔保持關(guān)閉。控制活塞 上有進油節(jié)流孔及回油節(jié)流孔,進油節(jié)流 孔與噴油器的進油道相通。推桿上 端安裝在控制活塞的內(nèi)部空腔中,下端與 針閥接觸。

               

(5)噴油器的工作過程

        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 制活塞的回油節(jié)流孔上,使回油節(jié)流孔關(guān) 閉,作用在液壓伺服系統(tǒng)中推桿頂部的壓 力大于作用在針閥承壓面上的壓力,再加 上針閥彈簧向下的彈力作用,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(jié)流孔打開,針閥控制腔的壓力減 小,作用在液壓伺服系統(tǒng)中推桿頂部的壓 力也隨之下降。一旦壓力小于作用于噴油嘴針閥承壓面上的壓力時,針閥上升,燃 油經(jīng)噴油嘴噴孔噴入燃燒室。此外,噴油 器內(nèi)部泄漏的燃油,通過噴油器回油管和 共軌的回油管一起接到高壓油泵的回油管 處,匯總后經(jīng)一根總的回油管一起流回燃 油箱。