潍柴WP.10-336柴油机Bosch共轨系统油路图解(上)

文/山东 刘 华

潍柴WP.10-336柴油机Bosch共轨系统油路图解(上)

文/山东 刘 华

刘华

(本刊专家委员会委员)

毕业于山东工业大学内燃机专业，现为威海职业学院汽车专业带头人，教授、高级工程师，哈尔滨工业大学车辆工程专业工学硕士；中国汽车工程学会会员；《汽车柴油机电控系统检修》国家级精品课负责人;“《柴油机电控高压共轨系统检修》新课程的构建与教学实践”省级教学成果二等奖第一完成人。

2008年7月1日，我国车用柴油机开始执行国Ⅲ排放标准，传统柴油机必须加装电控系统,才有望达到排放标准的要求。目前，车用柴油机大部分安装了电控高压共轨系统，其中，采用Bosch共轨系统所占比例很大。

下文将以潍柴WP10.336(排量10L、功率336PS)柴油机为例，对Bosch在中国运用最广泛的平台—CRSN2-16共轨系统的油路进行详细图解。CRSN2-16系统适用于中重型商用车，系统最高压力可达160MPa，可满足国Ⅲ、国Ⅳ等排放标准。该系统采用了CRIN2-16型喷油器，可选装三种高压油泵：CPN2-16双缸直列式高压泵，机油润滑，集成齿轮输油泵，CP3.3N-16/18三缸径向柱塞高压泵，集成齿轮输油泵以及CB28-18直列式高压泵；可以选用HFRN-16/18热锻共轨或者LWRN-16激光焊接轨；可以选用EDC7—适用于中重型商用车，可直接发动机安装，EDC16—适用于乘用车和轻中型商用车，底盘安装以及EDC1—7博世最新一代全球化平台，可集成DCU的全部功能。

潍柴WP10.336柴油机电控燃油喷射系统(见图1)。

潍柴WP10.336柴油机的燃油管路(见图2)，可以分为低压油路和高压油路两部分。

一、低压油路

低压油路又可分为进油油路及回油油路。

进油油路：输油泵将柴油从油箱中抽出经过柴油粗滤器(带油水分离器)过滤后，再次经过燃油细滤器过滤，此时油路分成两部分，一部分经过进油计量阀计量后送至高压油泵柱塞腔，另一部分送至回油阀，回油阀与进油计量阀并联，以保证进油计量阀的输入端压力恒定。

该发动机的电控单元直接安装在缸体上(见图3)，基于ECU散热考虑，ECU下方安装了一个焊接座，利用经过燃油粗滤器的燃油流过该焊接座的空腔，然后流入输油泵，通过流动的燃油，给ECU散热。

回油油路：6个喷油器的回油总管、共轨限压阀的回油管都接到高压油泵的回油管接头上，然后一起通过总回油管回到油箱。

1．滤清器

为了增强滤清效果，潍柴WP10.336柴油机采用

了两级串联式滤清器，其中燃油粗滤器带有油水分离器且其上端盖有手油泵和放气螺钉，其下端装有燃油含水率传感器(见图3)。

2．输油泵

输油泵的作用是将燃油从油箱吸入，过滤后将燃油提供给进油计量阀，计量后再送至柱塞腔。

由于潍柴WP10.336柴油机为重型柴油机，为了满足油门踏板最大开度时喷油量的需要，该柴油机采用了ZP5型齿轮式两级输油泵。

输油泵集成在高压油泵上，位于高压油泵的后端。输油泵的一级主动齿轮通过半圆键与高压油泵的凸轮轴相连接，并用螺钉紧固(见图4)。输油泵的一级主动齿轮为内齿轮，共37个齿，一级从动齿轮为外齿轮，共13个齿；输油泵的一级从动齿轮同轴连接了输油泵的二级主动齿轮(外齿轮，10个齿)，二级从动齿轮也是外齿轮，10个齿(见图5)。输油泵一级传动的传动比为13∶37，二级传动的传动比为1∶1，总传动比为13∶37。由此可见，输油泵的转速可以达到高压油泵凸轮轴转速的2.85倍，通过采用二级传动，输油量可以有很大的提高。

输油泵一级主动齿轮及凸轮轴位置传感器信号轮为整体式，由半圆键与高压油泵凸轮轴相连接。凸轮轴位置传感器信号轮采用凸齿式，其齿数为缸数+1个，共7个，其中6个信号齿为圆周方向120°均布，增加了一个判缸齿，用于确定1缸压缩上止点位置(见图6)。凸轮轴位置传感器为霍尔式。

输油泵壳体集成了溢流阀和旁通阀总成，溢流阀总成由钢球、弹簧及紧固螺钉组成；旁通阀总成由柱塞、弹簧及紧固螺钉组成(见图7)。当输油泵的燃油压出端压力过大时，溢流阀打开，使燃油压出端与燃油吸入端短接，从而防止由于压力过高而造成燃油细滤器破裂(见图8)；旁通阀的主要作用是当用手油泵泵油时，旁通阀打开，向柱塞腔提供燃油通道(参考图2)，发动机正常工作时，旁通阀关闭。

输油泵后端盖上有输油泵进油口(来自燃油粗滤器)和输油泵出油口(到燃油细滤器)，并有向上的安装标记(见图9)，原因在于进油节流孔直径较小，而出油口直径大。输油泵总成用4个螺钉固定在高压油泵壳体后端。

3．进油计量阀

进油计量阀用三个螺钉安装在高压油泵的进油位置(见图14)， 用于调整进入柱塞的燃油供给量，从而调节共轨的燃油压力值。ECU根据加速脚踏板位置传感器、增压压力及温度传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器等信号，确定高压共轨内的燃油压力，并通过占空比PWM信号调节进油计量阀，实现对共轨压力的控制。共轨压力传感器实时监测共轨内燃油压力，并将信号提供给发动机控制单元，发动机控制单元再对进油计量阀实施反馈控制，最终实现对共轨压力的闭环控制。

Bosch EDC7系统进油计量阀采用进油端调节共轨压力的方式，当进油计量阀不通电时，其开度最大。进油计量阀的供油特性如图11所示。进油计量阀采用进油端调节轨压的方式，避免了燃油的不必要压缩所造成的发动机功率耗损以及燃油温度的升高。

4．回油阀

回油阀通过螺纹安装在高压油泵的回油位置(见图14)，回油阀与进油计量阀的油路并联(参考图2)，其作用是确保进油计量阀入口处的燃油压力保持恒定，这也是保证共轨系统正常工作的先决条件。

回油阀上共有3个孔(见图12)，其中，进油孔的燃油来自输油泵加压后且经过细滤器过滤后的燃油，当进油压力超过设定值时，燃油压力克服回油阀内的弹簧弹力，回油孔打开，将燃油经回油管流回油箱。另外，还设置了泄油孔，其作用是将回油阀内泄露的燃油及时排出，防止影响回油阀的正常工作(见图13)。

若回油阀因各种原因卡死在常回油的位置，会造成回油量过大以及经过进油计量阀进入柱塞腔的燃油量减少，使共轨压力不足，对发动机的性能有很大的影响，甚至造成发动机不能启动。

5．零供油节流阀

在进油计量阀与柱塞腔之间的进油通道上，设置了零供油节流阀(参考图2)，其作用是将燃油中空气及时排出，防止进入柱塞腔以及当发动机熄火后，将管路中的燃油及时回流至油箱。

二、高压油路

高压油泵的柱塞将燃油加压后通过2根高压油管接到共轨上，共轨上有6根高压油管(长度相等)将高压油送至喷油器。

1．高压油泵

潍柴WP10.336柴油机采用了CPN2.2高压油泵，最高压力可达160MPa。该高压油泵为双缸直列柱塞式，采用机油润滑。

CPN2.2高压油泵主要由壳体、前后端盖、凸轮轴、2个滚轮总成及2个供油单元构成，同时还集成了齿轮式输油泵、进油计量阀、凸轮轴位置传感器等(见图14)。

(1)壳体

壳体是高压油泵的基础件，由铝合金铸造而成。其内部包含燃油的进油、回油油道以及机油的润滑油道。两个垂直空腔安装供油单元及滚轮总成，下部空腔安装凸轮轴及前、后端盖。壳体正面部分有一块铭牌，其上有一组十位数的编码，为Bosch的订货号，用于购买配件时使用(见图15)。

(2)前、后端盖

前端盖由钢制材料制成，其内部安装了滑动轴承，用于支撑高压油泵凸轮轴前端；其外侧内端面安装了油封、内侧外端面安装了O型圈用于机油的密封。前端盖用4个螺钉固定在高压油泵壳体的前端面(见图16)。

后端盖由铸铁材料制成，其内部安装了滑动轴承，用于支撑高压油泵凸轮轴后端，其内侧外端面安装了O型圈用于机油的密封，后端盖上有凸轮轴位置传感器的安装孔。后端盖内侧与高压油泵壳体相连接，外侧与输油泵壳体连接(见图17)。

(3)凸轮轴

凸轮轴采用钢制材料制成，轴上有两个凸轮，每个凸轮有三个相同的轮廓型线，共计有6个相同的轮廓型线在圆周方向呈60°间隔角均布(见图18)。凸轮轴每转动一圈，驱动柱塞进油、出油各6次，6个相同的轮廓型线在圆周方向上呈60°均布，可以使高压油泵向共轨的供油更均匀。

凸轮轴的前、后端轴颈分别支撑在前、后端盖上，采用滑动轴承，机油润滑。凸轮轴前端的锥面轴颈通过键与高压油泵正时齿轮连接，后端的圆柱面轴颈通过键与输油泵一级主动齿轮及凸轮轴位置传感器信号轮相连接(见图19)。(未完待续)