Vstrekovací systém s vírivou komorou
Ryža. 4,60. Rez hlavy valcov s vírivou komorou: 1 - tryska; 2 - žeraviaca sviečka; 3 - vírivá komora so vstupným kanálom; 4 - valec
Pre dieselové motory s vírivým systémom (ryža. 4,60) spaľovacia komora je rozdelená. Vírivá komora je prepojená s priestorom nad piestom a keď sa piest priblíži k hornému bodu, vytvorí sa v nej vírivé prúdenie, ktoré efektívne premieša palivo so vzduchom. Zapálená zmes prechádza do hlavnej spaľovacej komory. Motory s vírivou komorou sa osvedčili najmä pri vysokých rýchlostiach (viac ako 5000 min-1).
Predkomorový vstrekovací systém (predsieň)
Ryža. 4.61. Rez hlavy valcov s predkomorou: 1 - tryska; 2 - žeraviaca sviečka; 3 – predkomora so vstupným kanálom; 4-valcový
S predkomorovým systémom (ryža. 4.61), ktorý sa používa na dieselových motoroch Mercedes, sú pracovné komory rozdelené, podobne ako vírivý systém. Predkomora je umiestnená na vrchu hlavy valcov. K zapáleniu paliva v spaľovacej komore dochádza cez tenké dýzy vychádzajúce z predkomory.
Priame vstrekovanie
Pri priamom vstrekovaní sa palivo vstrekuje do spaľovacej komory a okamžite horí.
Tento systém je vysoko ekonomický, ale má svoje nevýhody: vysoká hladina hluku motora, najmä pri štartovaní a prudký nárast otáčok.
Systém common rail
Ryža. 4.62. Priame vstrekovanie v systéme Common Rail: 1 - tryska; 2 – prívodná odbočka; 3 - piest so špeciálnou drážkou
Ryža. 4.63. Schéma systému Common Rail: 1 - spoločná palivová koľajnica; 2 – snímač tlaku; 3 - čerpadlo; 4 - tryska; 5 - tlakový regulačný ventil
systém common rail (ryža. 4,62, 4,63, 4,68) poskytuje nielen účinnosť a minimálne emisie plynov škodlivých pre životné prostredie, ale prekonáva aj moderné dieselové motory s predkomorovým vstrekovaním v oblasti komfortu a hlučnosti motora. Vznetové motory CDI preto zaujali významné miesto vo vývoji konštrukcie motorov Mercedes-Benz.
«Common Rail» znamená «Obecná diaľnica». Ak v systémoch s priamym vstrekovaním bolo palivo pod tlakom dodávané do každej trysky samostatne, tak v systéme Common Rail je palivo bez ohľadu na postupnosť vstrekovania v spoločnej palivovej lište, takzvanom akumulátore.
Elektronické ovládanie reguluje vstrekovací tlak v závislosti od otáčok a zaťaženia motora. Snímače, ktoré prijímajú údaje o prevádzkovom režime vačkového hriadeľa a kľukového hriadeľa, vydávajú príkazy na optimálne vstrekovanie podľa prevádzkového režimu motora. Navyše prívod paliva a vstrekovanie sú navzájom nezávislé.
Ryža. 4.64. Hlavné prvky systému Common Rail: 1 - vysokotlakové čerpadlo; 2 - tlakové čerpadlo; 3 - tryska; 4 - magnetický ventil dávkovacieho systému; 5 - spätné palivové vedenie; 6 - vysokotlakové potrubie; 7 - snímač tlaku paliva; 8 – tlakový akumulátor; 9 - ventil na reguláciu tlaku paliva
Charakteristickým rysom tohto vývoja je špeciálny pohon (batérie) 8 (ryža. 4.64), ktorý vždy udržiava tlak až 1350 barov. Je to potrebné, aby vedenie, ktoré spája čerpadlo so vstrekovačmi, malo vždy palivo v správnom tlaku, pripravené na vstrekovanie.
Vedenie sa pripája k vstrekovačom. Každý vstrekovač má magnetický ventil, ktorý reguluje tlak a množstvo privádzaného paliva. Mikropočítač riadi činnosť ventilu na základe prevádzkového režimu a zaťaženia motora. Tento systém výrazne zvýšil účinnosť motora a prispel k výraznému zníženiu emisií škodlivých plynov do atmosféry.
Vysokotlakové palivové čerpadlá (vstrekovacie čerpadlo)
Vysokotlakové palivové čerpadlá sa používajú na dodávanie motorovej nafty do vstrekovačov pod vysokým tlakom (asi 120 barov). 4- a 5-valcové motory sú vybavené distribučným vstrekovacím čerpadlom. 6-valcový motor má radové vstrekovacie čerpadlo. Všetky vstrekovacie čerpadlá sú umiestnené na ľavej strane motora a sú poháňané reťazou od kľukového hriadeľa. V tomto prípade je frekvencia otáčania hriadeľa vysokotlakového palivového čerpadla polovičná ako frekvencia otáčania kľukového hriadeľa. Vysokotlakové palivové čerpadlá sú riadené elektronicky.
Vstrekovacie čerpadlo distribučného typu
Motory E 220 D a E 290 TD sú vybavené rozdeľovacím vstrekovacím čerpadlom (ryža. 4,64, 4,65). Vysokotlakové palivové čerpadlo má zabudované palivové nasávacie čerpadlo a snímač teploty, ktorý dáva signál na zastavenie dodávky paliva. Solenoidové ventily sú umiestnené vonku, jeden na zastavenie motora, druhý na prívod paliva. Vysokotlakové palivové čerpadlo dodáva palivo cez tenké kanály do príslušného valca.
Ryža. 4,65. Distribučné vstrekovacie čerpadlo pre modely E 220D a E 290 TD
Hriadeľ čerpadla je spojený s hlavovým kanálom a výtlačné piesty sú od seba oddelené tlakom paliva (asi 8 barov), kým výstupky na vačke nevyvíjajú silu na konce ložísk. Počas otáčania hriadeľa sa výtlačný kanál zatvára a vysokotlakový kanál sa otvára.
Hlava distribučného čerpadla obsahuje 4 (alebo 5 pre 5-valcový motor) vstrekovacie kanály, a teda 4 (5) vysokotlakové kanály. Akonáhle sú vačky na vačke zarovnané s ložiskovými výstupkami, piesty začnú stláčať palivo, tlak stúpa a keď dosiahne asi 120 barov, dôjde k vstrekovaniu.
Množstvo vstrekovaného paliva je dané dĺžkou zdvihu vstrekovacieho piesta, ktorý je riadený axiálnym pohybom ložiskových výstupkov. Axiálne nastavenie hriadeľa čerpadla rozdeľovača je riadené dvomi solenoidovými ventilmi a vratnou pružinou regulátora množstva paliva.
Uhol predstihu vstreku paliva je riadený polohou vačky voči hlave rozvodného čerpadla. Otáčaním podložky proti smeru otáčania sa nastavuje skorší čas vstreku, respektíve v smere otáčania - neskôr. Otáčanie vačky okolo osi hriadeľa sa vykonáva pomocou nastavovacieho ventilu a vratnej pružiny. Pri nastavení do polohy «skoro» otvorí sa regulačný ventil, zvýši sa tlak a riadiaci piest sa posunie doľava. Keď sa ventil zatvára, tlak klesá a piest sa pôsobením pružiny pohybuje doprava.
Inline vstrekovacie čerpadlá
Ryža. 4.66. Distribučné vstrekovacie čerpadlo inštalované na modeloch E 220 D a E 290 TD, v sekcii
Na modeloch E 300 D je nainštalované in-line vstrekovacie čerpadlo (ryža. 4.66) s elektronickým ovládaním - ERE (Elektronisch geregeltes Reien-Einspritzsystem). Radové vstrekovacie čerpadlá majú samostatnú čerpaciu časť pre každý valec, ktorá dodáva palivo do príslušného vstrekovača cez vysokotlakové oceľové potrubie. Hlavnými komponentmi systému ERE sú in-line vstrekovacie čerpadlo a elektronická riadiaca jednotka pre vstrekovací systém.
Ryža. 4.68. Inline vstrekovacie čerpadlo (ERE) v sekcii: 1 - prijímacia časť na spojenie vysokotlakového potrubia s dýzou; 2 - vypúšťací ventil; 3 - piest; 4 - mechanizmus na nastavenie počtu otáčok (ERE); 5 - riadiaca koľajnica; 6 - inštalačná páka piestu; 7 - konektor; 8 - valčekový posúvač; 9 - pružina piestu; 10 - palivové čerpadlo; 11 – elektrohydraulický regulátor; 12 - vačkový hriadeľ
V spodnej časti čerpadla je vačkový hriadeľ 12 (ryža. 4.68). Pomocou jeho vačiek sú sekcie čerpadla ovládané podľa poradia vstrekovania. Hlavné časti čerpacej časti sú: výtlačný ventil 2, valec a piest 3, otočné puzdro piestu a pružina 9.
Keď je piest v dolnej polohe, dutina nad ním je naplnená palivom cez vstup. Vačka hriadeľa čerpadla posunie posúvač nahor, pružina piestu sa stlačí, piest uzavrie vstup, tlak sa zvýši.
Keď tlak dosiahne 120 barov, ihla trysky stúpa a palivo vstupuje do predkomory. Vstrekovanie pokračuje, kým piest neotvorí výstup ovládania paliva. V tomto okamihu tlak nad piestom prudko klesne, vypúšťací ventil sa zatvorí, pričom predtým prešlo malé množstvo paliva späť do valca. Tlak v palivovom potrubí a vstrekovači prudko klesá. Tryska sa zatvorí.
Piest má na bočnom povrchu špirálovitý brúsený kanál a v závislosti od polohy piestu zostáva výstup nastavenia prívodu paliva nejaký čas uzavretý. Dráha, ktorú piest prejde, keď je výstup zatvorený, sa nazýva vstrekovací zdvih. Čím dlhší je vstrekovací zdvih, tým viac paliva sa vstrekne do valca motora.
Otočné puzdrá piestov všetkých čerpacích sekcií sú spojené pomocou krátkej páky s riadiacou koľajnicou. Pri montáži čerpadla sú otočné objímky inštalované tak, aby všetky časti čerpadla dodávali rovnaké množstvo paliva.
Riadiaca lišta paliva je dôležitou súčasťou vstrekovacieho čerpadla, pomocou ktorej je vstrekované palivo dávkované do každého valca. Riadiaca tyč je spojená s plynovým pedálom prostredníctvom elektronicky riadeného regulátora otáčok (ERE).
Ryža. 4.67. In-line vstrekovacie čerpadlo ERE inštalované na modeli E 300D
Regulátor rýchlosti
Elektronický regulátor otáčok je umiestnený na zadnej strane palivového čerpadla a ovláda stojan. Regulátor je riadený obdĺžnikovým impulzným napätím s frekvenciou cca 190 Hz. V závislosti od režimu sa sila ovládacieho magnetu mení a po prekonaní sily pružiny posúva koľajnicu v smere «Start» alebo resp «Volllast» (plný náklad). Dĺžka pojazdu regálu je 19,5 mm.
Znížená hlučnosť motora
V predtým používaných vstrekovacích čerpadlách s priamym vstrekovaním pri vysokom tlaku (až 145 barov), hluk motora bol oveľa vyšší ako u predkomorových modelov. Systém Common Rail pred hlavnou časťou paliva vstrekne malú, takzvanú pilotnú dávku paliva, ktorú zabezpečuje «kúrenie» spaľovacie komory. Vďaka tomu sú vytvorené optimálne podmienky pre zapálenie hlavného paliva, zapaľuje sa oveľa rýchlejšie, pretože tlak a teplota stúpajú plynulo a nie náhle. To ovplyvňuje nielen zníženie hluku, ale aj zníženie toxicity výfukových plynov.
Na základe toho špecialisti Mercedes-Benz prijali dodatočné opatrenia na zníženie hladiny hluku motora. Patrí medzi ne špeciálny plášť pohlcujúci zvuk (tlmič) hlavy valcov a sacie potrubie, výstuž kľukovej skrine a kryt vačkového hriadeľa.