Rys. 4.5. Komora silnika z silnikiem Diesla 300 D: 1 - chłodzona plastikowa obudowa na sterowniki elektroniczne i bloki przekaźników; 2 - kratka wlotu powietrza do wentylacji kabiny; 3 - obudowa zaworów regulujących ciśnienie; 4 – osłona gałązki rozpylaczy i świec zapłonowych; 5 - napęd wycieraczek; 6 - filtr oleju; 7 - kolektor dolotowy; 8 – zbiornik płynu hamulcowego wraz z głównym cylindrem hamulcowym i wspomaganiem hamulca; 9 - blok bezpieczników i przekaźników; 10 - zbiornik wyrównawczy; 11 - filtr powietrza; 12 - zawór obejściowy układu wydechowego; 13 - prętowy wskaźnik poziomu oleju; 14 - korek wlewu oleju; 15 - filtr benzyny; 16 - rezerwa oleju hydraulicznego do sterowania serwomechanizmem; 17 - zbiornik spryskiwacza (przód - do reflektorów, tył - do wycieraczki); 18 - klocek hamulcowy
Oprócz 5-cylindrowych silników turbo, Mercedes oferuje 3-litrowy 6-cylindrowy silnik wysokoprężny (OM 606) (Rys. 4.5). Technicznie OM 606 prawie całkowicie odpowiada modelom OM 604 i OM 605 z mniejszą liczbą cylindrów (2,5 l, 5 cyl.). Wyposażony jest w głowicę cylindrów z komorą wstępną i czterema zaworami na cylinder, elektronicznie sterowaną, rzędową pompę wtryskową, dwumasowe koło zamachowe (modele z manualną skrzynią biegów). Wał korbowy 6-cylindrowego silnika jest osadzony na siedmiu łożyskach oporowych. Ekskluzywną cechą OM 606 jest kolektor dolotowy o regulowanej długości w postaci trzystopniowego rezonansowego kolektora dolotowego z amortyzatorami.
Rys. 4.6. Komora silnika z silnikiem Diesla 320 CDI: 1 - zbiornik wyrównawczy; 2 - filtr powietrza; 3 – kanał zasilania powietrzem turbosprężarki; 4 - chłodzona skrzynka na regulatory elektroniczne i bloki przekaźników; 5 - korek wlewu oleju; 6 - kratka wlotu powietrza do wentylacji kabiny; 7 - pokrywa silnika; 8 - osłona kolektora dolotowego; 9 – zbiornik płynu hamulcowego wraz z głównym cylindrem hamulcowym i wspomaganiem hamulca; 10 - prętowy wskaźnik poziomu oleju; 11 - sygnał dźwiękowy; 12 - kratka ochronna; 13 - wąż chłodnicy; 14 – osłona filtra benzyny; 15 - zbiornik spryskiwacza (przód - do reflektorów, tył - do wycieraczki); 16 - jednostka sterująca układu hamulcowego; 17 - rezerwa oleju hydraulicznego z serworegulatorem; 18 - skrzynka bezpieczników i przekaźnik
Od sierpnia 1999 roku w samochodach marki Mercedes montowany jest silnik 320 CDI (Rys. 4.6) z systemem Common Rail, zastępując E 300 D.
Wszystkie silniki CDI są wykonane w systemie modułowym, mają takie same odległości między cylindrami (97 mm) i te same średnice i skok (88 x 88,34 mm). Jednocześnie silniki CDI otrzymały nową głowicę cylindrów z czterema zaworami, centralnie umieszczone wtryskiwacze oraz aluminiową konstrukcję.
Rys. 4.7. Dystrybucja paliwa w komorze spalania
Rys. 4.8. System wielozaworowy
Rys. 4.9. Tłok z korbowodem: 1 - tłok z trzema pierścieniami tłokowymi; 2 - korbowód; 3 – osłona łożyska podstawowego
Rys. 4.10. Koło dwumasowe: 1 - wał korbowy; 2 – przednia część koła zamachowego; 3 – tłumik drgań skrętnych; 4 – tylna część koła zamachowego
Rys. 4.11. Przekrój podłużny 4-cylindrowego silnika wysokoprężnego z wtryskiem do komory wstępnej (OM 604): 1 – wentylator ze sprzęgłem wiskotycznym; 2 - prętowy wskaźnik poziomu oleju; 3 – łańcuch napędu wałków rozrządu; 4 - szyjka wlewu oleju; 5 - kolektor dolotowy; 6 - rura odgałęziona od korpusu zaworu sterującego; 7 - filtr oleju; 8 - rozrusznik; 9 - dwumasowe koło zamachowe; 10 - korbowód z tłokiem; 11 - wał korbowy; 12 – lejek odbiorczy pompy olejowej; 13 - pompa olejowa; 14 - łańcuch napędowy pompy oleju
Rys. 4.12. Przekrój 4-cylindrowego silnika wysokoprężnego z wtryskiem do komory wstępnej (OM 604): 1 - kolektor dolotowy układu dolotowego; 2 - kolektor dolotowy; 3 - świece żarowe; 4 - koło zębate napędu wysokociśnieniowej pompy paliwowej; 5 - wały korbowodu wału korbowego; 6 - koło zębate napędu pompy olejowej; 7 - czujnik poziomu oleju; 8 - termostat układu chłodzenia; 9 - rura wylotowa; 10 - kanał recyrkulacji spalin;11 - zawór recyrkulacji spalin; 12 - korpus zaworu sterującego
Rys. 4.13. Pięciocylindrowy silnik wysokoprężny CDI (OM 612)
Rys. 4.14. Sześciocylindrowy silnik wysokoprężny CDI (OM 613)
Rys. 4.15. Wspólna praca wałka rozrządu i zaworów: 1 – pokrywa głowicy cylindrów; 2 – obudowa głowicy cylindrów; 3 – wałek rozrządu zaworów końcowych; 4 - popychacze z hydrauliczną regulacją luzu; 5 - dysza wtryskowa; 6 - zawór wydechowy; 7 - komora wstępna z kanałem dolotowym do komory spalania; 8 - kanał wlotowy; 9 - dysza; 10 - wałek rozrządu zaworów dolotowych
Rys. 4.16. Pozycje tłoka: 1 - górny martwy punkt; 2 - skok roboczy; 3 - dolny martwy punkt; 4 - komora spalania; 5 – głowica bloku cylindrów
System wielozaworowy
Głowica cylindrów z czterema zaworami. Moc silnika zależy nie tylko od objętości cylindrów i liczby obrotów, ale także od szybkości wprowadzania mieszanki paliwowo-powietrznej do komory spalania i ilości spalin. Dlatego w porównaniu z systemem 2-zaworowym, system 4-zaworowy przyczynia się do intensywniejszego napełniania komory spalania (Rys. 4.7). Ponadto cztery zawory o mniejszej średnicy mają znacznie większą powierzchnię otwarcia niż dwa większe (Rys. 4.8). W silnikach z układem 4-zaworowym zachodzi spalanie paliwa «bardziej miękki», niż w silnikach 2-zaworowych, ponieważ bezwładność zaworów jest mniejsza. Pomaga to obniżyć poziom hałasu podczas pracy.
Części silnika
Blok cylindrów. W tym największym i najcięższym węźle znajduje się mechanizm korbowy. Blok cylindrów jest wykonany z żeliwa szarego. Wewnątrz bloku znajdują się kanały do chłodzenia wodą. W dolnej części bloku znajdują się poduszki pod łożyska podpory wału korbowego. Bloki nowych 5- i 6-cylindrowych silników CDI wykonane są z żeliwa szarego. Z powodu zwiększonego obciążenia mechanicznego (bezpośredni wtrysk) klocki posiadają dodatkowe żebra usztywniające oraz grubsze ścianki.
Głowica cylindra. Zamyka blok od góry. Wykonane z lekkiego stopu. W porównaniu z głowicą z żeliwa szarego jest bardziej podatna na odkształcenia z powodu niewystarczającego chłodzenia, niewłaściwego montażu lub demontażu zimnego silnika, ale jest lżejsza i ma większy transfer ciepła do układu chłodzenia. Głowica bloku posiada kanały do chłodzenia, smarowania, układu dolotowego i układu wydechowego. Posiada również gniazda na świece żarowe, wtryskiwacze, zawory i popychacze. Wałki rozrządu znajdują się na górze głowicy cylindrów. Rury rozgałęźne są montowane na zewnątrz na głowicy cylindrów. Po lewej stronie znajdują się różne czujniki, przełączniki i zawory. Gniazda zaworów są wykonane z twardego metalu. Aluminiowa głowica cylindrów do modeli CDI charakteryzuje się między innymi obecnością dwóch spiralnych kanałów dolotowych. Jeden z nich służy do zawijania, drugi do napełniania. Oba kanały odpowiadają symetrycznie wykonanym komorom spalania i służą do silnego zawirowania powietrza przed cylindrami, co pomaga stworzyć optymalną mieszankę paliwowo-powietrzną. W celu równomiernego rozprowadzenia paliwa w komorach spalania zastosowano nowe dysze konstrukcyjne, umieszczone pośrodku cylindrów.
Cylindry. Cylindry są zintegrowane z blokiem i wraz z komorami spalania głowic cylindrów tworzą objętość cylindrów. Wewnętrzne ścianki cylindrów są szlifowane metodą tzw. szlifowania siatkowego. Średnice cylindrów są o 0,02 mm większe niż odpowiadające im tłoki. Podczas remontu silnika cylindry można szlifować dodatkowo do 3 razy, zapewniając odpowiedni rozmiar naprawy.
Tłoki. Przyjmują ciśnienie palącej się mieszanki i przenoszą siłę na wał korbowy przez korbowód. Wykonany z lekkiego metalu. Pierścienie tłokowe znajdują się w górnej jednej trzeciej części tłoka. Dwa górne pierścienie (kompresja) zapobiegać przenikaniu gazów podczas pracy do skrzyni korbowej. niżej (skrobak do oleju) Pierścień usuwa olej ze ścianek cylindra.
Korbowody. Podłącz tłoki do wału korbowego (Rys. 4.9). Głowica korbowodu z łożyskiem z brązu połączona jest z tłokiem za pomocą luźnego sworznia. Podstawa korbowodu jest przymocowana pokrywą łożyska oporowego do wału korbowego.
Wał korbowy. Przekształca ruch posuwisto-zwrotny tłoków w ruch obrotowy. Aby uniknąć wibracji podczas pracy, kolana wału mają przeciwwagi. Aby zapobiec niekontrolowanym drganiom lub ugięciom podczas pracy, czopy łożyskowe wału są ułożyskowane na bloku silnika. Za (w kierunku podróży) na końcu wału korbowego zamontowany jest pierścień oporowy z wieńcem zębatym, aby wyeliminować bicie osiowe wału. Na przednim końcu wału korbowego zamontowane są koła zębate napędzające wałek rozrządu i pompę olejową, a także koło pasowe paska napędowego akcesoriów.
Dwumasowe koło zamachowe. Pojazdy z manualną skrzynią biegów mają dwumasowe koło zamachowe (Rys. 4.10). Wygładza drgania skrętne wału korbowego występujące podczas pracy silnika. Przednia część koła zamachowego jest mocno przykręcona do wału korbowego 1. Posiada tłumik drgań skrętnych 3, składający się z układu sprężyn i amortyzatorów. Tylna część koła zamachowego jest zamontowana na tłumiku drgań i nie jest sztywno połączona z przednią i wałem korbowym.
Wygląd, przekroje i szczegóły silników pokazano na ryc. 4.11, ryc. 4.12, ryc. 4.13, ryc. 4.14.
Zawory. Za ich pośrednictwem odbywa się wtrysk palnej mieszanki i uwalnianie spalin.
Wał rozrządczy. Dzięki czterem zaworom na cylinder oba wałki rozrządu są zamontowane w specjalnej obudowie.
Wałek rozrządu służy do napędzania zaworów w określonej kolejności. Moment zamykania i otwierania ustawia się ustawiając wał korbowy w określonej pozycji (Rys. 4.15).
Wałki rozrządu napędzane są łańcuchem z wału korbowego. Oba wałki rozrządu mają zazębione ze sobą koła zębate. Koło zębate na wałku rozrządu ma dwa razy więcej zębów niż koło zębate na wale korbowym. W zależności od liczby cylindrów wałki rozrządu mają różne długości. Aby zaoszczędzić na wadze, wały są wydrążone.
Podstawowe pojęcia dotyczące działania silników
Czterosuwowa zasada działania.
Wlot (1. miara): tłok opada do dolnego martwego punktu; Zawór wlotowy otwiera się i powietrze pod ciśnieniem dostaje się do cylindra.
Kompresja (2. miara): tłok przechodzi od dolnego martwego punktu do góry; zawór wlotowy zamknięty; Ciśnienie tłoka spręża powietrze.
Spalanie (trzeci środek): temperatura sprężania zapala paliwo, mieszanka paliwowa podczas spalania popycha tłok do dolnego martwego punktu, a korbowód obraca wał korbowy.
Uwolnienie (4. miara): tłok ponownie podnosi się, zawór wydechowy jest otwarty, a spaliny trafiają do układu wydechowego.
Objętość robocza cylindra. Objętość cylindra, przy której tłok przechodzi od dolnego martwego punktu do górnego martwego punktu, nazywana jest przemieszczeniem. Gdy tłok osiągnie górny martwy punkt, w komorze spalania pozostaje jeszcze niewielka ilość miejsca. Komorę spalania i objętość roboczą pokazano na ryc. 4.16.
Stopień sprężania. Jest to charakterystyka zależności między objętością roboczą cylindra a objętością komory spalania. Pokazuje, ile razy palna mieszanina jest zagęszczana przed zapłonem.
Uwaga! Naprawa podzespołów i części w silnikach wymaga wysokich kwalifikacji i specjalistycznych narzędzi. Wszystkie prace muszą być wykonywane wyłącznie na wyspecjalizowanych stacjach paliw.