Инжекционна система с вихрова камера
Ориз. 4.60. Секция на главата на цилиндъра с вихрова камера: 1 - дюза; 2 - подгревна свещ; 3 - вихрова камера с входен канал; 4 - цилиндър
За дизелови двигатели с вихрова система (ориз. 4.60) горивната камера е разделена. Вихровата камера е свързана с надбуталното пространство и когато буталото се приближи до горната точка, в него се създава вихров поток, който ефективно смесва горивото с въздуха. Сместа, запалена, преминава в основната горивна камера. Двигателите с вихрова камера са се доказали, особено при високи скорости (повече от 5000 минути-1).
Предкамерна инжекционна система (преддверие)
Ориз. 4.61. Секция на главата на цилиндъра с предкамера: 1 - дюза; 2 - подгревна свещ; 3 – предкамера с входен канал; 4-цилиндров
С предкамерна система (ориз. 4.61), който се използва при дизеловите двигатели на Mercedes, работните камери са разделени, подобно на вихровата система. Предкамерата е разположена отгоре на главата на цилиндъра. Запалването на горивото в горивната камера става чрез тънки дюзи, идващи от предкамерата.
Директно впръскване
При директното впръскване горивото се впръсква в горивната камера и изгаря моментално.
Тази система е много икономична, но има своите недостатъци: високо ниво на шум на двигателя, особено при стартиране и рязко увеличаване на скоростта.
Обща железопътна система
Ориз. 4.62. Директно впръскване в системата Common Rail: 1 - дюза; 2 – входна тръба; 3 - бутало със специален жлеб
Ориз. 4.63. Диаграма на системата Common Rail: 1 - обща горивна релса; 2 – сензор за налягане; 3 - помпа; 4 - дюза; 5 - клапан за регулиране на налягането
обща железопътна система (ориз. 4.62, 4.63, 4.68) не само осигурява ефективност и минимални емисии на вредни за околната среда газове, но и превъзхожда съвременните дизелови двигатели с предкамерно впръскване по отношение на комфорта и нивото на шума на двигателя. Следователно дизеловите двигатели CDI заемат основно място в развитието на двигателостроенето на Mercedes-Benz.
«Common Rail» означава «Обща магистрала». Ако в системите с директно впръскване горивото под налягане се подава към всяка дюза отделно, тогава в системата Common Rail горивото, независимо от последователността на впръскване, е в обща горивна релса, така нареченият акумулатор.
Електронното управление регулира налягането на впръскване в зависимост от оборотите и натоварването на двигателя. Сензори, които получават данни за режима на работа на разпределителния и коляновия вал, издават команди за оптимално впръскване според режима на работа на двигателя. Освен това подаването на гориво и впръскването са независими едно от друго.
Ориз. 4.64. Основните елементи на системата Common Rail: 1 - помпа за високо налягане; 2 - помпа под налягане; 3 - дюза; 4 - магнитен клапан на дозиращата система; 5 - връщане на горивопровод; 6 - тръбопровод с високо налягане; 7 - сензор за налягане на горивото; 8 – акумулатор на налягане; 9 - клапан за регулиране на налягането на горивото
Характеристика на това развитие е специалното задвижване (батерия) 8 (ориз. 4.64), който винаги поддържа налягане до 1350 bar. Това е необходимо, така че линията, която свързва помпата с инжекторите, винаги да има гориво с правилното налягане, готово за впръскване.
Линията се свързва с инжекторите. Всеки инжектор има магнитен клапан, който регулира налягането и количеството на подаването на гориво. Микрокомпютърът управлява работата на клапана въз основа на режима на работа и натоварването на двигателя. Тази система значително увеличи ефективността на двигателя и допринесе за значително намаляване на емисиите на вредни газове в атмосферата.
Горивни помпи за високо налягане (инжекционна помпа)
Горивните помпи с високо налягане се използват за подаване на дизелово гориво към инжекторите под високо налягане (около 120 бара). 4- и 5-цилиндровите двигатели са оборудвани с разпределителна инжекционна помпа. 6-цилиндровият двигател има редова инжекционна помпа. Всички инжекционни помпи са разположени от лявата страна на двигателя и се задвижват с верига от коляновия вал. В този случай честотата на въртене на вала на горивната помпа за високо налягане е половината от честотата на въртене на коляновия вал. Горивните помпи за високо налягане са с електронно управление.
Инжекционна помпа от разпределителен тип
Двигателите E 220 D и E 290 TD са оборудвани с инжекционна помпа от разпределителен тип (ориз. 4.64, 4.65). Горивната помпа за високо налягане има вградена горивна помпа и температурен датчик, който дава сигнал за спиране на подаването на гориво. Електромагнитните клапани са разположени отвън, единият за спиране на двигателя, вторият за подаване на гориво. Горивната помпа за високо налягане доставя гориво през тънки канали към съответния цилиндър.
Ориз. 4.65. Разпределителна инжекционна помпа за модели E 220D и E 290 TD
Валът на помпата е свързан към канала на главата, а изпускателните бутала са разделени едно от друго чрез налягане на горивото (около 8 бара), докато зъбците на гърбицата започнат да упражняват сила върху краищата на лагера. По време на въртенето на вала изпускателният канал се затваря и каналът за високо налягане се отваря.
Главата на разпределителната помпа съдържа 4 (или 5 за 5-цилиндров двигател) инжекционни канали и съответно 4 (5) канали с високо налягане. Веднага след като гърбиците на гърбицата се изравнят с лагерните зъбци, буталата започват да компресират горивото, налягането се повишава и когато достигне около 120 бара, се получава впръскване.
Количеството впръскано гориво се определя от дължината на хода на инжекционното бутало, което се контролира от аксиалното движение на лагерните зъбци. Аксиалната настройка на вала на разпределителната помпа се управлява от два електромагнитни клапана и възвратна пружина на регулатора на количеството гориво.
Ъгълът на предварителен впръскване на горивото се контролира от позицията на гърбицата спрямо главата на разпределителната помпа. Чрез завъртане на шайбата срещу посоката на въртене се задава по-ранно време на впръскване, съответно по посока на въртене - по-късно. Въртенето на гърбицата около оста на вала се извършва с помощта на регулиращ клапан и възвратна пружина. Когато е настроен на позиция «рано» управляващият клапан ще се отвори, налягането ще се увеличи и управляващото бутало ще се премести наляво. Когато клапанът се затвори, налягането намалява и буталото се движи надясно под действието на пружината.
Инлайн инжекционни помпи
Ориз. 4.66. Разпределителна инжекционна помпа, монтирана на модели E 220 D и E 290 TD, в раздел
При моделите E 300 D е монтирана линейна инжекционна помпа (ориз. 4.66) с електронно управление - ERE (Elektronisch geregeltes Reien-Einspritzsystem). Редовите инжекционни помпи имат отделна помпена секция за всеки цилиндър, която доставя гориво към съответния инжектор чрез стоманен тръбопровод с високо налягане. Основните компоненти на системата ERE са вградената инжекционна помпа и електронният блок за управление на инжекционната система.
Ориз. 4.68. Инлайн инжекционна помпа (ERE) в раздел: 1 - приемна част за свързване на тръбопровода за високо налягане с дюзата; 2 - изпускателен клапан; 3 - бутало; 4 - механизъм за регулиране на броя на оборотите (ERE); 5 - контролна релса; 6 - лост за монтаж на бутало; 7 - съединител; 8 - ролков тласкач; 9 - пружина на буталото; 10 - горивна помпа; 11 – електрохидравличен регулатор; 12 - разпределителен вал
В долната част на помпата има разпределителен вал 12 (ориз. 4.68). С помощта на неговите гърбици помпените секции се задействат според последователността на впръскване. Основните части на помпената секция са: изпускателен клапан 2, цилиндър и бутало 3, въртяща се втулка на бутало и пружина 9.
Когато буталото е в долно положение, кухината над него се пълни с гориво през входа. Гърбицата на вала на помпата премества тласкача нагоре, пружината на буталото се компресира, буталото затваря входа, налягането се увеличава.
Когато налягането достигне 120 бара, иглата на дюзата се издига и горивото влиза в предкамерата. Впръскването продължава, докато буталото отвори изхода за управление на горивото. В този момент налягането над буталото пада рязко, изпускателният клапан се затваря, като преди това е прекарал малко количество гориво обратно в цилиндъра. Налягането в тръбата за гориво и инжектора пада рязко. Дюзата се затваря.
Буталото има спирален заземен канал на страничната повърхност и в зависимост от позицията на буталото, изходът за регулиране на подаването на гориво остава затворен за известно време. Пътят, който изминава буталото, когато изходът е затворен, се нарича инжекционен ход. Колкото по-дълъг е ходът на впръскване, толкова повече гориво се впръсква в цилиндъра на двигателя.
Въртящите се втулки на буталата на всички помпени секции са свързани чрез къс лост към управляващата шина. При сглобяването на помпата въртящите се втулки са монтирани по такъв начин, че всички помпени секции да подават еднакво количество гориво.
Горивната релса е важна част от инжекционната помпа, с помощта на която впръскваното гориво се дозира във всеки цилиндър. Контролната стойка е свързана към педала на газта чрез електронно управляван регулатор на скоростта (ERE).
Ориз. 4.67. Вградена инжекционна помпа ERE, монтирана на модела E 300D
Регулатор на скоростта
Електронният регулатор на скоростта се намира на гърба на горивната помпа и управлява рейката. Регулаторът се управлява от правоъгълно импулсно напрежение с честота около 190 Hz. В зависимост от режима силата на задействащия магнит се променя и, преодолявайки силата на пружината, той придвижва релсата в посока «Start» или съответно «Volllast» (пълно натоварване). Дължината на хода на стелажа е 19,5 мм.
Намален шум от двигателя
В използваните преди инжекционни помпи с директно впръскване при високо налягане (до 145 бара), шумът на двигателя беше много по-висок от този на предкамерните модели. Системата Common Rail преди основната порция гориво впръсква малка, така наречена пилотна доза гориво, която осигурява «отопление» горивни камери. Благодарение на това се създават оптимални условия за запалване на основното гориво, то се запалва много по-бързо, тъй като налягането и температурата се повишават плавно, а не рязко. Това засяга не само намаляването на шума, но и намаляването на токсичността на отработените газове.
Въз основа на това специалистите на Mercedes-Benz са предприели допълнителни мерки за намаляване на нивото на шума на двигателя. Те включват специален звукопоглъщащ корпус (амортисьор) цилиндрови глави и всмукателен колектор, армировка на картера и капак на разпределителния вал.