На рис. 1.89 представлен внешний вид основных механических элементов автомобильной CR R.Bosch, а на рис. 1.90 – ее размещение на дизеле. Такие системы не усложняют головку цилиндра, как насос-форсунки, легче, чем любые другие компонуются на двигателях различных кинематических схем. Привод ТНВД – любого типа, он не испытывает острой импульсной нагрузки. К числу функциональных элементов относятся и нагнетательные трубопроводы от аккумулятора до форсунок: в отличие от бензиновых систем без них не удается обойтись. Они имеют длину 150...240 мм, что в сочетании с длинными каналами современных форсунок приводит к образованию сложных волновых процессов. Без их точного расчета нельзя спроектировать систему, а в эксплуатации нельзя допускать неравноценную замену трубопроводов.
Рис. 1.91 иллюстрирует состав и взаимосвязи элементов СR [13, 27]. Главная линия движения топлива пролегает из бака 5 в ТПН 3, ТНВД 1, аккумулятор 9, форсунку 14.
Существенно, что из ТНВД и форсунки под высоким давлением топливо сбрасывается на слив. Это вынуждает организовывать специальную низкотемпературную систему
охлаждения топлива, как это сделано на автомобиле Mercedes-Benz C220 CDI. Охладитель топлива устанавливают на сливной магистрали перед баком.
ТПН и фильтры в CR аналогичны традиционным, однако, сформировалось мнение, что системы CR все же более требовательны к качеству фильтрации топлива. Широко используются роторно-лопастные, шестеренчатые и героторные встроенные ТПН, а также роторные роликовые и шестеренчатые насосы с автономным электроприводом, в том числе погруженные в бак. Давление подачи диктуется наполнением плунжерного пространства, обеспечением смазки и имеет порядок 0,5...0,8 МПа. Обычно ТПН обеспечивают не менее двухкратного запаса по производительности относительно максимального через ТНВД.
Аккумулятор в CR для получения коротких нагнетательных трубопроводов закрепляется на головке и выполняется в виде толстостенной трубы (рис. 1.89-1.91). Например, а ТПА R.Bosch для легковых автомобилей внутренний диаметр литого стального аккумулятора 10 мм, наружный - 18 мм, длина 280…600 мм, т.е. объем от 22 до 47 мл (для дизелей с цилиндровой мощностью 30...50 кВт - до 60 мл).
Рис. 1.3, иллюстрирующий изменение Ракк по режимам дизеля, поясняет, почему имеется тенденция к снижению объема аккумулятора (до 13 мл). В переходных процессах двигателя, в первую очередь – при приеме нагрузки, необходимо быстро изменить давление в аккумуляторе. С учетом сжимаемости топлива, сделать это легче с аккумулятором малого объема.
Клапанный регулятор давления (поз. 3 на рис. 1.91). Сразу оговоримся, что метод регулирования сливом из высоконапорного аккумулятора имеет очевидные недостатки: слишком неэкономичен, требует специального охладителя топлива и быстродействующего клапана. Поэтому в некоторых системах его уже изъяли. Если же он имеется, то используется не только для снижения Рак в переходном процессе, но ему отводится также роль второго канала регулирования на установившихся режимах дизеля. Если он не работает, то нестабильно, а при резком снятии нагрузки дизель работает шумно, возможны трудности обеспечения малых подач при высоких давлениях (замедление сброса нагрузки или пропуски подач).
Рис. 1.92. Электроуправляемый клапан - регулятор давления CR R.Bosch.
Клапан может устанавливаться и в ТНВД, и на аккумуляторе. Пружина 4 через шток 2 закрывает шариковый клапан 1 (рис. 1.92) [13]. Электромагнитом 3 создается дополнительное запирающее усилие. Частота срабатывания клапана – 200…350 Гц. Ввиду постоянного сброса топлива нормальное состояние клапана – разогрев, не позволяющий его держать рукой. При заворачивании клапана CR Siemens легко раздавить таблеточное седло шарикового клапана 0,8 мм. В результате приходится покупать самый дорогой компонент системы – ТНВД. По этой причине при попытке обеспечить уплотнение по торцу седла необходимо пользоваться динамометрическим ключом со шкалой до 2…5 Н.м. При плохом уплотнении клапан будет перегреваться, а давление в аккумуляторе не будет достигнуто.
Рис. 1.94. Предохранительный клапан CR R.Bosch.
Предохранительный клапан (поз.12 на рис. 1.91) предназначен для стравливания топлива из аккумулятора при превышении давления выше допустимого. Давление срабатывания клапана 2 (рис. 1.94) регулируется винтом 4. Предъявляются повышенные требования к точности изготовления запорного конуса клапана и обеспечению его герметичности. Конус у клапана 2 более тупой, чем у корпуса 1, усилие затяжки пружины 3 - 400...450 Н. Обе детали закалены. По ресурсу клапан рассчитан на редкое срабатывание (не более 50 раз).
Рис. 1.95. Датчик давления в аккумуляторе CR Bosch.
Датчик давления топлива в аккумуляторе (рис. 1.95). Его особенность - стабильная нулевая точка. Мембрана 2 приварена к корпусу и снабжена полупроводниковым первичным преобразователем. Она может прогибаться до 1 мм. при давлении 150 МПа. В корпусе смонтирована плата 1 с электронной схемой обработки сигнала. Питание 5 В, первичный сигнал 0...70 мВ, после усиления - 0,5...4,5 В. Точность измерения не хуже 2 %. Датчик неразборный.
Рис. 1.96. Аварийный ограничитель подачи через форсунку CR R.Bosch.
Аварийный ограничитель подачи предотвращает опорожнение аккумулятора через форсунку с зависшей иглой или клапаном управления и по этой причине повреждение соответствующего цилиндра дизеля. В ограничителе используется принцип возникновения разницы давлений по обе стороны от клапана 1 (рис. 1.96) при прохождении топлива через его жиклеры 2. Сечение жиклеров, затяжка пружины 3 и диаметр клапана подобраны таким образом, что при самой большой и длительной подаче топлива клапан не дойдет до запорного седла. За период между впрыскиваниями на любом режиме (в первую очередь – номинальном) клапан возвращается в исходное положение.
Посадка его на седло рассматривается как недопустимо большая или непрерывная подача топлива. В этом случае форсунка выключается из работы до остановки дизеля, т.к. слева от клапана давление равно Рак, а справа – существенно более низкое.