Съдържание: Инжекционна система с вихрова камера ↡ Инжекционна система с предкамера…↡ Директно впръскване ↡ Common Rail система ↡ Горивни помпи за високо налягане…↡ Инжекционна помпа от разпределителен…↡ Редови инжекционни помпи ↡ Регулатор на скоростта ↡ Намаляване на нивата на шум от…↡
Ако в бензинов двигател се подава гориво-въздушна смес, която впоследствие се запалва от искра от свещ, то в дизелов двигател това се случва под въздействието на висока температура на въздуха. В края на такта на компресия налягането на въздуха в цилиндъра достига 28 бара, а температурата е около +700°C. Горивото се запалва от горещ въздух, а налягането в горивната камера достига 145 бара (D, TD) или 1350 бара за CDI. В дизелов двигател пулверизираното гориво изгаря моментално. Кога и колко гориво трябва да се впръска в камерата се определя от настройката и монтажа на инжектора.
Инжекционна система с вихрова камера
Фиг. 4.60. Секция на цилиндрова глава с вихрова камера: 1 – дюза; 2 – подгревна свещ; 3 – вихрова камера с входен канал; 4 – цилиндър
Дизелите с вихрова система (фиг. 4.60) имат разделена горивна камера. Вихровата камера е свързана с пространството над буталото 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 добре, особено при високи скорости (повече от 5000 min⁻¹).
Инжекционна система с предкамера (предкамера)
Фиг. 4.61. Секция на цилиндрова глава с предкамера: 1 – дюза; 2 – подгревна свещ; 3 – предкамера с входен канал; 4– цилиндър
При предкамерната система (фиг. 4.61), която се използва при дизеловите двигатели на Mercedes, работните камери са разделени, както при вихровата система. Предкамерата е разположена в горната част на главата на цилиндъра. Запалването на горивото в горивната камера става чрез тънки дюзи, идващи от предкамерата.
Директно впръскване
При директно впръскване горивото се подава в горивната камера и изгаря моментално.
Тази система е много икономична, но има своите недостатъци: висок шум на двигателя, особено при стартиране и рязко увеличаване на скоростта.
Common Rail система
Фиг. 4.62. Директно впръскване в системата Common Rail: 1 – дюза; 2 – входна тръба; 3 – бутало със специална вдлъбнатина
Фиг. 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
Common Rail система (фиг. 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 комфорт и ниво на шум при работа на двигателя. Следователно дизеловите двигатели CDI заемат централно място в развитието на двигателната технология на Mercedes-Benz.
"Common Rail" означава "обща магистрала". Ако в системите с директно впръскване горивото под налягане се подава към всеки инжектор поотделно, тогава в системата Common Rail горивото, независимо от реда на впръскване, се намира 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.
Фиг. 4.64. Основни елементи на системата Common Rail: 1 – помпа за високо налягане; 2 – инжекционна помпа; 3 – дюза; 4 – магнитен клапан на дозиращата система; 5 – обратен горивопровод; 6 – тръбопровод за високо налягане; 7 – датчик за налягане на горивото; 8 – акумулатор на налягане; 9 – клапан за регулиране на налягането на горивото
Особеност на тази разработка е специалното задвижване (батерия) 8 (фиг. 4.64), в който винаги се поддържа налягане до 1350 bar. Това е необходимо, така че в линията, която свързва помпата с инжекторите, винаги да има гориво с необходимото налягане, готово за впръскване.
Линията е свързана към инжекторите. Всеки инжектор има магнитен клапан, който регулира налягането и количеството на подаваното гориво. Микрокомпютър управлява работата на клапана в зависимост от 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 (HPFP)
Инжекционните помпи 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 скоростта на въртене на вала на инжекционната помпа е половината от скоростта на въртене на коляновия вал. Инжекционните помпи 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 (фиг. 4.64, 4.65). Инжекционната помпа има вградена горивна помпа и температурен датчик, който генерира сигнал за спиране на подаването на гориво. Има електромагнитни клапани, разположени отвън, единият за спиране на двигателя, другият за подаване на гориво. Инжекционната помпа подава гориво през тънки канали в съответния цилиндър.
Фиг. 4.65. Инжекционна помпа от разпределителен тип, монтирана на модели E 220D и E 290 TD
Валът на помпата е свързан към отвора на главата, а инжекционните бутала са разделени едно от друго чрез налягането на горивото (около 8 бара), докато издатините на гърбичната шайба упражнят сила върху опорните краища. Докато валът се върти, изпускателният канал се затваря и каналът за високо налягане се отваря.
В главата на разпределителната помпа има 4 (или 5 за 5-цилиндров двигател) изпускателни канала и съответно 4 (5) канала за високо налягане. След като гърбиците на плочата на гърбицата са подравнени с лагерните зъбци, буталата започват да компресират горивото, налягането се увеличава и впръскването става, когато достигне около 120 бара.
Количеството впръскано гориво се определя от дължината на хода на инжекционното бутало, което се регулира от аксиалното движение на опорните издатини. Аксиалното центриране на вала на разпределителната помпа се контролира от два магнитни клапана и възвратна пружина на регулатора на количеството гориво.
Ъгълът на предварителен впръскване на горивото се регулира от позицията на гърбичната шайба по отношение на главата на разпределителната помпа. Чрез завъртане на шайбата срещу посоката на въртене, времето за впръскване се настройва по-рано, съответно в посоката на въртене - по-късно. Въртенето на гърбичната шайба около оста на вала се извършва с помощта на регулиращ клапан и възвратна пружина. Когато е настроен на "ранно" положение, 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.
Редови инжекционни помпи
Фиг. 4.66. Помпа за впръскване на гориво от разпределителен тип, монтирана на модели E 220 D и E 290 TD, разрез
На моделите E 300 D е монтирана вградена помпа за впръскване на гориво (фиг. 4.66) с електронно управление - ERE (Elektronisch geregeltes Reien-Einspritzsystem). Редовите инжекционни помпи имат отделна помпена секция за всеки цилиндър, която подава 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.
Фиг. 4.68. Напречно сечение на линейната инжекционна помпа (ERE): 1 – приемна част за свързване на тръбопровода за високо налягане с дюзата; 2 – изпускателен клапан; 3 – бутало; 4 – механизъм за контрол на скоростта (ERE); 5 – контролна стойка; 6 – лост за монтаж на бутало; 7 – конектор; 8 – ролков тласкач; 9 – пружина на буталото; 10 – горивна помпа; 11 – електрохидравличен регулатор; 12 – разпределителен вал
В долната част на помпата е монтиран гърбичен вал 12 (фиг. 4.68). С помощта на неговите гърбици помпените секции се активират 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 входния отвор. Гърбицата на вала на помпата премества тласкача нагоре, пружината на буталото се компресира, буталото затваря входа и налягането се увеличава.
Когато налягането достигне 120 бара, иглата на инжектора 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 ход на изпускане. 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 контролната стойка. При сглобяването на помпата ротационните втулки се монтират по такъв начин, че всички секции на помпата да изпомпват еднакво количество гориво.
Шината за регулиране на подаването на гориво е важна част от горивната инжекционна помпа, с помощта на която изпомпваното гориво се подава във всеки цилиндър. Контролната стойка е свързана с педала на газта чрез електронно управляван регулатор на скоростта (ERE).
Фиг. 4.67. Линейна инжекционна помпа тип ERE, монтирана на модел E 300D
Регулатор на скоростта
Електронният регулатор на скоростта се намира отзад на горивната помпа и управлява рейката. Регулаторът се управлява от квадратно импулсно напрежение с честота около 190 Hz. В зависимост от режима силата на задействащия магнит се променя и той, преодолявайки силата на пружината, премества стелажа в посока "Старт" или съответно "Volllast" (пълно натоварване). Дължината на хода на рейката е 19,5 мм.
Намаляване на нивата на шум от двигателя
В използвани преди това горивни инжекционни помпи с директно впръскване при високо налягане (до 145 бара), шумът при работа на двигателя беше много по-висок от този на предкамерните модели. Системата Common Rail впръсква малка, т. нар. пилотна доза гориво преди основната порция гориво, което осигурява "загряване" на горивната камера. 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 нивата на шум от двигателя. Те включват специален шумопоглъщащ корпус (амортисьор) на главата на цилиндъра и всмукателния колектор, подсилване на картера и капака на разпределителния вал.