文/山東 劉 華

濰柴WP.10-336柴油機Bosch共軌系統(tǒng)油路圖解(上)

文/山東 劉 華

劉華

(本刊專家委員會委員)

畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué)內(nèi)燃機專業(yè)，現(xiàn)為威海職業(yè)學(xué)院汽車專業(yè)帶頭人，教授、高級工程師，哈爾濱工業(yè)大學(xué)車輛工程專業(yè)工學(xué)碩士；中國汽車工程學(xué)會會員；《汽車柴油機電控系統(tǒng)檢修》國家級精品課負(fù)責(zé)人;“《柴油機電控高壓共軌系統(tǒng)檢修》新課程的構(gòu)建與教學(xué)實踐”省級教學(xué)成果二等獎第一完成人。

2008年7月1日，我國車用柴油機開始執(zhí)行國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)柴油機必須加裝電控系統(tǒng),才有望達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。目前，車用柴油機大部分安裝了電控高壓共軌系統(tǒng)，其中，采用Bosch共軌系統(tǒng)所占比例很大。

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(jìn)行詳細(xì)圖解。CRSN2-16系統(tǒng)適用于中重型商用車，系統(tǒng)最高壓力可達(dá)160MPa，可滿足國Ⅲ、國Ⅳ等排放標(biāo)準(zhǔn)。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，集成齒輪輸油泵以及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EDC1—7博世最新一代全球化平臺，可集成DCU的全部功能。

濰柴WP10.336柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)(見圖1)。

濰柴WP10.336柴油機的燃油管路(見圖2)，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(jìn)油油路及回油油路。

進(jìn)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(xì)濾器過濾，此時油路分成兩部分，一部分經(jīng)過進(jìn)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(jìn)油計量閥并聯(lián)，以保證進(jìn)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(見圖3)，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(見圖3)。

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(jìn)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(見圖4)。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(見圖5)。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(dá)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(見圖6)。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(見圖7)。當(dāng)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(xì)濾器破裂(見圖8)；旁通閥的主要作用是當(dāng)用手油泵泵油時，旁通閥打開，向柱塞腔提供燃油通道(參考圖2)，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(jìn)油口(來自燃油粗濾器)和輸油泵出油口(到燃油細(xì)濾器)，并有向上的安裝標(biāo)記(見圖9)，原因在于進(jìn)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(jìn)油計量閥

進(jìn)油計量閥用三個螺釘安裝在高壓油泵的進(jìn)油位置(見圖14)， 用于調(diào)整進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)油計量閥采用進(jìn)油端調(diào)節(jié)共軌壓力的方式，當(dāng)進(jìn)油計量閥不通電時，其開度最大。進(jìn)油計量閥的供油特性如圖11所示。進(jìn)油計量閥采用進(jìn)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(見圖14)，回油閥與進(jìn)油計量閥的油路并聯(lián)(參考圖2)，其作用是確保進(jìn)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(見圖12)，其中，進(jìn)油孔的燃油來自輸油泵加壓后且經(jīng)過細(xì)濾器過濾后的燃油，當(dāng)進(jìn)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(見圖13)。

若回油閥因各種原因卡死在?；赜偷奈恢茫瑫斐苫赜土窟^大以及經(jīng)過進(jìn)油計量閥進(jìn)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(jìn)油計量閥與柱塞腔之間的進(jìn)油通道上，設(shè)置了零供油節(jié)流閥(參考圖2)，其作用是將燃油中空氣及時排出，防止進(jìn)入柱塞腔以及當(dāng)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(dá)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(jìn)油計量閥、凸輪軸位置傳感器等(見圖14)。

(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(jìn)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(見圖15)。

(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(見圖16)。

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(見圖17)。

(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(見圖18)。凸輪軸每轉(zhuǎn)動一圈，驅(qū)動柱塞進(jìn)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(見圖19)。(未完待續(xù))