Pompa de injecţie Bosch CP1

    În 1997 Bosch lansează în producţie de serie prima generaţie de sistem de injecţie cu rampă comună (CRI 1). Sistemul poate lucra până la o presiune maximă de injecție de 1350 bari. Pompa de injecţie CP1 (de înaltă presiune) conţine trei cilindri dispuşi radial, la unghiuri egale de 120°. Controlul presiunii de injecţie se face în pompă cu ajutorul unei supape comandată electric de către calculatorul de injecţie.

Sistemul de injecţie Bosch de primă generaţie (CRI 1)

Foto: Sistemul de injecţie Bosch de primă generaţie (CRI 1)
Sursa: Bosch

    Cea mai răspândită versiune de pompă de injecţie Bosch de primă generaţie este CP1S3. Aceasta poate genera o presiune maximă de 1350 bari. Un element distinctiv al pompei CP1S3 este supapa de dezactivare al cilindrului 3 (comandată electric). Pompa CP1S3 echipează sistemele de injecţie de pe motoarele diesel Fiat, Lancia, Alfa Romeo, BMW, Peugeot, Citroen, Open şi Mercedes Benz: JTD, HDI, CDTi, CDI.

Motor diesel HDI (DW12 TD4) - componentele sistemului de alimentare cu combustibil

Foto: Motor diesel HDI (DW12 TD4) - componentele sistemului de alimentare cu combustibil
Sursa: Peugeot-Citroen

A - retur rezervor
B - circuit presiune joasă
C - circuit presiune înaltă

1, 2, 3, 4 - injectoare (cu acționare cu solenoid)
5 - rampă comună
6 - senzor presiune combustibil rampă
7 - senzor temperatură combustibil
8 - radiator (răcire) combustibil
9 - rezervor combustibil
10 - pompă de alimentare (de joasă presiune)
11 - filtru combustibil (rezervor)
12 - supapă de siguranţă (vacuum)
13 - rezervor aditiv (regenerare filtru de particule)
14 - senzor nivel aditiv
15 - pompă alimentare aditiv
16 - capac (rezervor aditiv)
17 - injector aditiv
18 - radiator electric (încălzire) combustibil
19 - orificiu/şurub purjare apă
20 - filtru combustibil (conţine decantor apă şi circuit de reglare presiune joasă)
21 - pompă de injecţie (CP1S3)
22 - regulator de presiune combustibil
23 - supapă deconectare cilindru 3 pompă

    O particularitate a acestui motor este sistemul de injecţie de aditiv utilizat pentru regenerarea filtrului de particule. Componentele sistemului de injecţie aditiv sunt: rezervorul (13), pompa de alimentare (15), senzorul de nivel (14), supapa de siguranţă (12), capacul (16) şi injectorul (17). Aditivul se injectează în motorină în timpul regenerării filtrului de particule. Rolul aditivului este de a facilita regenerarea filtrului de particule la o temperatură mai scăzută, de 450 °C, în loc de 550 °C (fără aditiv).

    Sistemul de alimentare cu combustibil conţine 3 circuite: unul de joasă presiune (B), unul de înaltă presiune (C) şi un circuit de retur (A). Pompa de alimentare (10) este cu acţionare electrică şi imersată în rezervorul de combustibil (9). Presiune combustibiluli în circuitul de joasă presiune este în jur de 2.5 bari. În timpul funcţionării motorului, pompa de alimentare este acţionată continuu, controlul presiunii fiind realizată cu ajutorul unei supape din filtrul de combustibil (20).

    Dacă temperatura combustibilului este scăzută (sub -4 °C), calculatorul de injecţie comandă alimentarea cu energie electrică a radiatorului (18) pentru încălzirea motorinei. Dacă temperatura combustibilului trece de 5 °C, radiatorul este oprit.

    Filtru de combustibil (20), pe lângă funcţia de reţinere a impurităţilor, mai conţine un circuit de reglare al presiunii de alimentare. Filtrul are şi rolul de a reţine apa din combustibil, apă care poate fi purjată cu ajutorul şurubului (19).

    Pompa de injecţie (21) are racordul de admisie conectat la filtru (20), racordul de înaltă presiune conectat la rampa comună (5) şi racordul de retur conectat la radiatorul de răcire combustibil (8).

Pompa de injecţie Bosch CP1S3

Foto: Pompa de injecţie Bosch CP1S3

  1. racord circuit joasă presiune (de la filtrul de combustibil)
  2. racord circuit retur (către radiator răcire combustibil)
  3. racord circuit înaltă presiune (către rampa comună)
  1. electrosupapă control presiune injecţie
  2. electrosupapă dezactivare cilindru 3 pompă
  3. arbore antrenare (conectat la arborele cotit al motorului)

    Pompa de injecţie trebuie să îndeplinească următoarele funcţii:

  • să ridice presiune combustibilului la o valoarea necesară pentru efectuarea injecţiei (în funcţie de punctul de funcţionare al motorului termic)
  • să alimenteze injectoarele cu combustibil prin intermediul rampei comune

    Pompa de injecţie este antrenată de arborele cotit al motorului cu un raport de 2:1 (pentru o rotaţie completă a arborelui pompei motorul trebuie să efectueze 2 rotaţii) . Pe arborele de intrare al pompei este prevăzut un excentric (cu camă) care comprimă succesiv combustibilul din cei 3 cilindri ai pompei. Presiunea minimă generată de pompa de injecţie este de aproximativ 170...200 bari iar presiunea maximă de 1350 bari. La pornirea motorului presiunea de injecţie ajunge la 200 bari după aproximativ 1.5 rotaţii ale motorului. Randamentul mecanic al pompei este de aproximativ 90%, cuplul de antrenare între 18 şi 20 Nm iar puterea maximă absorbită 3.5 kW.

    Combustibilul care nu ajunge în rampă este refulat înapoi în rezervor prin circuitul de retur.

Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – secţiune transversală

Foto: Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – secţiune transversală
Sursa: Bosch

  1. arbore de antrenare cu excentric
  2. camă
  3. piston
  4. supapă admisie
  5. supapă refulare
  6. orificiu admisie

    Arborele de antrenare/intrare (1) este prevăzut cu un excentric pe care este montată cama (2). În timpul rotirii arborelui cama acţionează succesiv cele 3 pistoane comprimând combustibilul din cilindri. Pe cursa de admisie al unui cilindru, cama nu acţionează pistonul, arcurile elicoidale împing pistonul către centrul pompei, presiunea din cilindru scade, supapa de admisie (4) se deschide şi combustibilul pătrunde în cilindru. Pe faza de comprimare, cama împinge pistonul, presiunea combustibilului creşte, supapa de admisie se închide, combustibilul este comprimat continuu până cand forţa datorată presiunii devine mai mare decât cea a arcului elicoidal al supapei de evacuare, acesta se deschide şi permite combustibilului să pătrundă în rampa comună.

Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – secţiune longitudinală

Foto: Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – secţiune longitudinală
Sursa: Bosch

  1. racord circuit înaltă presiune
  2. racord circuit retur
  3. racord circuit alimentare (joasă presiune)
  1. supapă control presiune de injecţie
  2. supapă control circuit ungere
  3. arbore de antrenare cu excentric
  4. piston
  5. supapă dezactivare cilindru 3 pompă

    Pompa de injecţie este prevăzută cu o supapă de control (2) a presiunii de admisie în cilindri. Acesta este montată pe circuitul de alimentare al pompei. Dacă diferenţa între presiune de alimentare şi presiunea din circuitul de retur este mai mare de 0.8 bari, supapa (2) se deschide şi permite creşterea debitului de combustibil pe circuitul de admisie. Astfel se asigură un debit minim de combustibil pentru ungerea şi răcirea pompei de injecţie, indiferent de fluctuaţiile de presiune pe circuitul de retur.

Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – mod de funcţionare supapă control presiune admisie

Foto: Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – mod de funcţionare supapă control presiune admisie
Sursa: Bosch

A (secțiune sus) – Diferenţa între presiunea de alimentare şi presiunea din circuitul de retur este mai mică de 0.8 bari

  • supapa (2) este închisă
  • combustibilul pătrunde în circuitul de retur printr-un ajutaj în corpul supapei (debit mic)

B (secțiune jos) – Diferenţa între presiunea de alimentare şi presiunea din circuitul de retur este mai mare de 0.8 bari

  • supapa (2) se deschide
  • o parte mai mare a debitului conbustibilului din circuitul de alimentare este direcţionat către circuitul de admisie al pompei

b – circuit de retur
c – circuit joasă presiune
d – circuit înaltă presiune

2 – supapă control presiune ungere
6 – arc elicoidal de revenire

Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – procesul de comprimare al combustibilului în cilindru

A – faza de admisie

  • combustibilul intră în cilindru prin supapa de admisie (7)
  • pistonul (12) este deplasat de arcul elicoidal de revenire (10)

B – faza de refulare

  • cama (11) începe să împingă pistonul (12)
  • presiunea creşte în cilindru, peste 1 bar, şi închide supapa de admisie (7)
  • combustibilul este reţinut în cilindru şi comprimat pe măsură ce pistonul se deplasează
  • supapa de evacuare (8) se deschide şi combustibilul este refulat în rampa comună

Foto: Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – procesul de comprimare al combustibilului în cilindru
Sursa: Bosch

3 – arbore de antrenare cu excentric
7 – supapă de admisie
8 – supapă de evacuare/refulare (cu bilă)
9 – arc diafragmă de revenire (supapă de admisie)
10 – arc elicoidal de revenire piston
11 – camă
12 – piston

    Controlul presiunii în rampa comună se realizează în buclă închisă. Senzorul de presiune măsoară presiunea din rampă, trimite informaţia către calculatorul de injecţie care comandă supapa de reglare a presiunii din pompă. Reglarea presiunii se face pe cale mecanică şi electrică. Reglarea mecanică limitează presiune de injecţie la 100 bari. Controlul presiunii între 100 şi 1350 bari se realizează pe cale electrică, prin reglarea forţei de închidere a supapei.

Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – controlul presiunii de injecţie
Control (limitare) mecanică a presiunii combustibilului Control electric al presiunii combustibilului

Foto: Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – controlul presiunii de injecţie
Sursa: Bosch

a - racord circuit înaltă presiune (către rampa comună)
b - racord circuit retur (către rezervor)
e - circuit evacuare pompă

15 - arc de închidere supapă (menţine supapa închisă pâna la o presiune de 100 bari, forţa de apăsare fiind de 10 N)
16 - solenoid supapă (generează o forţă magnetică suplimentară pentru închiderea supapei, rezistenţa înfăşurării este de aproximativ 5 Ω la o temperatură de 20 °C)
17 - tija supapei
18 - bila supapei (diametru 1 mm)

    În faza de control (limitare) mecanic solenoidul (16) nu este alimentat cu energie electrică. Bila supapei (18) este menţinută pe sediu doar de forţa de apăsare generată de arcul elicoidal (15). Dacă presiunea combustibilului creşte peste 100 bari, forţa de apăsare a arcului elicoidal nu mai este suficientă, tija se deplasează spre dreapta şi combustibilul este refulat în circuitul de retur.

    Pentru a permite creşterea presiunii în circuitul de înaltă presiune (a) peste 100 bari, calculatorul de injecţie alimentează solenoidul (16) care creează o forţă magnetică suplimentară de închidere a supapei. În funcţie de presiunea dorită în rampa comună, calculatorul de injecţie reglează curentul electric din solenoid între 0 A (pentru 100 bari) şi 2.25 A (pentru 1350 bari).

    Dezactivarea cilindrului 3 al pompei de injecţie permite reducerea cilindreii totale a pompei deci implicit a puterii maxime absorbite de pompă, în cazul funcţionării motorului la sarcină mică. De asemenea, în cazul în care temperatura combustibilului depăşeşte 100 °C, cilindrul 3 este dezactivat pentru limitarea creşterii temperaturii combustibilului (prin reducerea pierderilor prin frecare din pompă). Pe de altă parte, dacă temperatura combustibilului este scăzută, chiar dacă motorul funcţionează la sarcini mici, toţi cilindri pompei sunt funcţionali pentru a accelera procesul de încălzire al combustibilului.

Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – dezactivarea cilindrului 3
Cilindrul 3 al pompei este activ Cilindrul 3 al pompei este dezactivat

Foto: Pompă de injecţie Bosch CP1S3 – dezactivarea cilindrului 3
Sursa: Bosch

5 - corp supapă (conţine un solenoid, o armătură mobilă şi un arc de revenire)
7 - clapetă supapă de admisie
8 - bilă supapă de evacuare/refulare
9 - arc de revenire supapă de admisie
12 - piston
13 - tijă supapă dezactivare cilindru

    Pentru dezactivarea cilindrului, calculatorul de injecţie alimentează solenoidul (5) care generează o forţă magnetică. Tija (13) se deplasează şi menţine clapeta (7) supapei de admisie în poziţie deschisă inclusiv pe faza de comprimare a pistonului. Astfel combustibilul nu mai este comprimat ci este refulat înapoi în circuitul de alimentare.

    Primul sistem de injecţie cu rampă comună Bosch s-a comercializat începând cu 1997, până în 2001. În acestă perioadă s-au produs peste 3 milioane de sisteme. Începând cu 2001 Bosch a lansat a doua generaţie de sistem de injecţie cu rampă comună, dar despre acest sistem vom discuta pe larg într-un articol viitor.

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

Login

Logo motorul anului