Дизельные системы COMMON RAIL типа BOSCH. Часть первая

Системы впрыска топлива типа Common Rail для дизельных двигателей были разработаны компанией Robert Bosch Gmbh и поступили в продажу в 1997 году. На сегодняшний день Common Rail доминирует на рынке топливных систем и используются более чем на 70% автомобилей, оснащенных дизельным мотором. Основу успеха Common Rail составляет высокая надежность, экономичность и технологичность данной системы, позволяющая использовать ее на дизельных моторах всех типов. Выпуском топливных систем Common Rail занимаются несколько производителей, но именно компания Bosch является признанным лидером и главным новатором, постоянно работающим над совершенствованием технологии впрыска топлива.

Common Rail обеспечивает непосредственный впрыск дизтоплива в камеры сгорания двигателя с возможностью проведения многократного впрыска (до 9 порций за цикл) для повышения эффективности мотора и снижения расхода топлива. Common Rail имеет модульную конструкцию, а ее основными компонентами являются ТНВД, топливная рампа (аккумулятор), форсунки, регулятор давления топлива, датчики и блок электронного управления. Система способна работать независимо от угла поворота коленвала и режима работы мотора, что позволяет добиться соответствия требованиям действующих и перспективных экологических стандартов в плане токсичности выбросов.

Среди главных преимуществ впрыска Common Rail типа Bosch стоит выделить следующие:

• Возможность поддержки стабильно высокого давления для обеспечения эффективного впрыска на малых оборотах или холостом ходу;
• Широкий предел регулировки моментов начала и конца впрыска для более точной дозировки топлива;
• Больший рабочий ресурс и ремонтопригодность за счет простоты конструкции.

Не лишена система Common Rail и недостатков:

• Чувствительность к разгерметизации компонентов системы, работающих под высоким давлением;
• Сложная конструкция форсунок, требующих относительно частой замены;
• Чувствительность к качеству топлива.

Несмотря на наличие недостатков, системы Common Rail успешно применяются на дизельных моторах как легковых, так и грузовых автомобилей, а за время существования системы компания Bosch выпустила уже четыре поколения Common Rail, отличающихся типом насоса высокого давления.

Система Bosch CP1

Первое поколение впрыска Common Rail оснащается ТНВД типа Bosch CP1, выпускаемым в стандартном (модификация CP1S) и компактном дизайне (CP1K). Работает насос Bosch CP1 за счет приводного вала, соединенного с распредвалом двигателя. Топливо к ТНВД подается под давлением 2,6 бар погружным электрическим насосом с производительностью до 160 л/час, при этом излишки дизеля отводятся обратно в бак через предохранительный клапан на блоке топливного фильтра, а также через второй предохранительный клапан, расположенный на блоке топливного насоса и открывающийся при заблокированном топливопроводе, что позволяет избежать повреждения системы топливоподачи.

ТНВД Bosch CP1 имеет три радиально расположенных друг к другу плунжера, между которыми находится приводной вал с передаточным числом, равным отношению передаточного числа коленвала относительно передаточного числа распредвала в пропорции 2:1. Привод плунжерных пар насоса Bosch CP1 осуществляется через соединительный элемент напрямую от вала посредством эксцентрикового кулачка, нажимающего на трехгранную втулку, управляющую поршнем плунжера. При отсутствии нажатия на втулку со стороны кулачка поршень движется к центру ТНВД за счет возвратной пружины, создавая тем самым разряжение в камере, открывающее впускной клапан для наполнения камеры топливом. При нажатии кулачка на втулку поршень начинает двигаться вверх, увеличивая давление и сжимая топливо. При достижении давления около 1 бар, впускной клапан закрывается, после чего происходит открытие выпускного клапана и плунжер выдавливает топливо в топливопровод под высоким давлением.

ТНВД Bosch CP1 лишен клапана дозирования топлива, поэтому регулировка давления в рампе (аккумуляторе) осуществляется исключительно регулятором давления топлива. CP1 лишь обеспечивает минимальное давление в пределах 170 – 200 бар на холостом ходу и ровно 1350 бар при максимальных оборотах. Также стоит отметить, что некоторые модификации насосов типа Bosch CP1 оснащены электромагнитным клапаном деактивации одного из плунжеров, использующегося для понижения нагрузки на ТНВД при малых оборотах двигателя или для резкого понижения давления в топливной системе в случае перехода блока электронного управления Common Rail в аварийный режим работы.

Устройство насоса Bosch CP1

Для охлаждения и смазки элементов насоса после входного штуцера с линии низкого давления ТНВД оснащен пружинным клапаном, открывающимся при понижении давления ниже отметки 0,8 бар. Через данный клапан часть топлива поступает для смазки и охлаждения внутренних поверхностей, после чего сливается в линию обратки.

Как правило, в системах Common Rail с ТНВД типа Bosch CP1 применяются электромагнитные форсунки модификаций CRI 1 или CRI 2, состоящие из форкамеры распылителя, впускного дросселя, управляющей камеры, иглы распылителя и выпускного дросселя, управляемого электромагнитом. Принцип работы форсунок CRI 1 и CRI 2 довольно прост. В закрытом состоянии (электромагнит отключен) выпускной дроссель перекрывается шариковым клапаном, препятствуя выходу топлива, что приводит к установлению равного давления в форкамере и управляющей камере. Одновременно с этим на иглу распылителя действует давление со стороны прижимной пружины и топливо не попадает в камеру сгорания. При включении электромагнита происходит открытие выпускного дросселя, что приводит к повышению давления в управляющей камере и открытию иглы распылителя – топливо впрыскивается в камеру сгорания. Далее электромагнит отключается и цикл повторяется. Стоит добавить, что все форсунки калибруются на этапе производства и получают 8-ми или 9-значный код, содержащий поправочный коэффициент для коррекции впрыскиваемых порций топлива. При замене форсунок необходимо ввести данный код в память блока электронного управления. Эту же процедуру необходимо повторять и в случае замены самого блока управления.

Форсунка Common Rail