Sustav ubrizgavanja s vrtložnom komorom
Riža. 4.60. Dio glave cilindra s vrtložnom komorom: 1 - mlaznica; 2 - žarnica; 3 - vrtložna komora s ulaznim kanalom; 4 - cilindar
Za diesel motore s vortex sustavom (riža. 4.60) komora za izgaranje je podijeljena. Vrtložna komora povezana je s nadklipnim prostorom, a kada se klip približi gornjoj točki, u njoj se stvara vrtložno strujanje koje učinkovito miješa gorivo sa zrakom. Smjesa, zapaljena, prelazi u glavnu komoru za izgaranje. Motori s vrtložnom komorom su se dokazali, posebno pri velikim brzinama (preko 5000 min-1).
Predkomorni sustav ubrizgavanja (predsoblje)
Riža. 4.61. Dio glave cilindra s predkomorom: 1 - mlaznica; 2 - žarnica; 3 – predkomora s ulaznim kanalom; 4-cilindrični
Sa predkomornim sustavom (riža. 4.61), koji se koristi na Mercedesovim dizelskim motorima, radne komore su podijeljene, poput vortex sustava. Predkomora se nalazi na vrhu glave cilindra. Paljenje goriva u komori za izgaranje događa se kroz tanke mlaznice koje dolaze iz predkomore.
Izravno ubrizgavanje
S izravnim ubrizgavanjem, gorivo se ubrizgava u komoru za izgaranje i trenutno izgara.
Ovaj sustav je vrlo ekonomičan, ali ima svoje nedostatke: visoku razinu buke motora, posebno tijekom pokretanja i naglo povećanje brzine.
Common rail sustav
Riža. 4.62. Izravno ubrizgavanje u Common Rail sustavu: 1 - mlaznica; 2 – ulazna grana cijevi; 3 - klip s posebnim utorom
Riža. 4.63. Dijagram zajedničkog željezničkog sustava: 1 - zajednički razvodnik goriva; 2 – senzor pritiska; 3 - pumpa; 4 - mlaznica; 5 - ventil za regulaciju tlaka
common rail sustav (riža. 4.62, 4.63, 4.68) ne samo da pruža učinkovitost i minimalnu emisiju plinova štetnih za okoliš, već nadmašuje moderne dizelske motore s predkomornim ubrizgavanjem u smislu udobnosti i razine buke motora. Stoga su CDI dizel motori zauzeli značajno mjesto u razvoju Mercedes-Benz motorogradnje.
«Common Rail» sredstva «Opća autocesta». Ako se u sustavima s izravnim ubrizgavanjem gorivo pod pritiskom dovodilo u svaku mlaznicu zasebno, tada se u sustavu Common Rail gorivo, bez obzira na redoslijed ubrizgavanja, nalazi u zajedničkom razvodniku goriva, takozvanom akumulatoru.
Elektronička kontrola regulira tlak ubrizgavanja ovisno o brzini i opterećenju motora. Senzori koji primaju podatke o načinu rada bregastog i koljenastog vratila izdaju naredbe za optimalno ubrizgavanje prema načinu rada motora. Štoviše, dovod goriva i ubrizgavanje neovisni su jedno o drugom.
Riža. 4.64. Glavni elementi Common Rail sustava: 1 - visokotlačna pumpa; 2 - tlačna pumpa; 3 - mlaznica; 4 - magnetski ventil sustava za doziranje; 5 - povratni vod za gorivo; 6 - cjevovod visokog pritiska; 7 - senzor tlaka goriva; 8 – akumulator pritiska; 9 - regulacijski ventil tlaka goriva
Značajka ovog razvoja je poseban pogon (baterija) 8 (riža. 4.64), koji uvijek održava tlak do 1350 bara. To je neophodno kako bi vod koji povezuje pumpu s mlaznicama uvijek imao gorivo pod pravim tlakom, spremno za ubrizgavanje.
Linija se povezuje s mlaznicama. Svaka mlaznica ima magnetski ventil koji regulira tlak i količinu goriva. Mikroračunalo upravlja radom ventila na temelju načina rada i opterećenja motora. Ovaj sustav značajno je povećao učinkovitost motora i pridonio značajnom smanjenju emisije štetnih plinova u atmosferu.
Visokotlačne pumpe za gorivo (pumpa za ubrizgavanje)
Visokotlačne pumpe za gorivo koriste se za opskrbu dizelskog goriva mlaznicama pod visokim pritiskom (oko 120 bara). Motori s 4 i 5 cilindara opremljeni su distribucijskom pumpom za ubrizgavanje. 6-cilindrični motor ima linijsku pumpu za ubrizgavanje. Sve pumpe za ubrizgavanje smještene su na lijevoj strani motora i pogonjene su lancem s koljenastog vratila. U ovom slučaju, frekvencija vrtnje osovine visokotlačne pumpe goriva je polovica frekvencije vrtnje radilice. Visokotlačne pumpe za gorivo su elektronički kontrolirane.
Pumpa za ubrizgavanje distribucijskog tipa
Motori E 220 D i E 290 TD opremljeni su pumpom za ubrizgavanje razdjelnika (riža. 4.64, 4.65). Visokotlačna pumpa za gorivo ima ugrađenu pumpu za punjenje goriva i senzor temperature, koji daje signal za prekid dovoda goriva. Solenoidni ventili nalaze se izvana, jedan za zaustavljanje motora, drugi za dovod goriva. Visokotlačna pumpa za gorivo dovodi gorivo kroz tanke kanale do odgovarajućeg cilindra.
Riža. 4.65. Razvodna pumpa za ubrizgavanje za modele E 220D i E 290 TD
Osovina pumpe je spojena na glavni kanal, a ispusni klipovi su odvojeni jedan od drugog pritiskom goriva (oko 8 bara), sve dok ušice na bregu ne počnu vršiti silu na krajeve ležaja. Tijekom rotacije osovine, ispusni kanal se zatvara, a visokotlačni kanal se otvara.
Glava distribucijske pumpe sadrži 4 (ili 5 za motor s 5 cilindara) kanale za ubrizgavanje i, shodno tome, 4 (5) kanali visokog pritiska. Čim se bregovi na bregu poravnaju s ušicama ležaja, klipovi počinju sabijati gorivo, tlak raste, a kada dosegne oko 120 bara, dolazi do ubrizgavanja.
Količina ubrizganog goriva određena je duljinom hoda klipa za ubrizgavanje, koji se kontrolira aksijalnim pomicanjem ušica ležaja. Aksijalno podešavanje osovine razdjelne pumpe kontroliraju dva solenoidna ventila i povratna opruga regulatora količine goriva.
Kut napredovanja ubrizgavanja goriva kontrolira se položajem bregaste osovine u odnosu na glavu distribucijske pumpe. Okretanjem podloške protiv smjera vrtnje postavlja se ranije vrijeme ubrizgavanja, odnosno kasnije u smjeru vrtnje. Rotacija brijega oko osi osovine vrši se pomoću ventila za podešavanje i povratne opruge. Kada se postavi na položaj «rano» regulacijski ventil će se otvoriti, tlak će se povećati i regulacijski klip će se pomaknuti ulijevo. Kada se ventil zatvori, pritisak se smanjuje, a klip se pod djelovanjem opruge pomiče udesno.
Inline pumpe za ubrizgavanje
Riža. 4.66. Distribucijska pumpa za ubrizgavanje ugrađena na modele E 220 D i E 290 TD, u odjeljku
Na modelima E 300 D ugrađena je linijska pumpa za ubrizgavanje (riža. 4.66) s elektroničkom kontrolom - ERE (Elektronisch geregeltes Reien-Einspritzsystem). Redne pumpe za ubrizgavanje imaju zasebnu pumpnu sekciju za svaki cilindar, koja dovodi gorivo do odgovarajuće brizgaljke kroz visokotlačni čelični cjevovod. Glavne komponente ERE sustava su linijska pumpa za ubrizgavanje i elektronička upravljačka jedinica za sustav za ubrizgavanje.
Riža. 4.68. Inline pumpa za ubrizgavanje (ERE) u odjeljku: 1 - prihvatni dio za spajanje visokotlačnog cjevovoda s mlaznicom; 2 - ispusni ventil; 3 - klip; 4 - mehanizam za podešavanje broja okretaja (ERE); 5 - upravljačka tračnica; 6 - poluga za ugradnju klipa; 7 - konektor; 8 - potiskivač valjka; 9 - opruga klipa; 10 - pumpa za gorivo; 11 – elektrohidraulički regulator; 12 - bregasta osovina
Na dnu pumpe nalazi se bregasta osovina 12 (riža. 4.68). Uz pomoć njegovih ekscentra, dijelovi pumpe se pokreću u skladu s redoslijedom ubrizgavanja. Glavni dijelovi dijela pumpe su: ispusni ventil 2, cilindar i klip 3, rotirajući rukavac klipa i opruga 9.
Kada je klip u donjem položaju, šupljina iznad njega je ispunjena gorivom kroz ulaz. Breg osovine pumpe pomiče potiskivač prema gore, klipna opruga je komprimirana, klip zatvara ulaz, tlak se povećava.
Kada tlak dosegne 120 bara, igla mlaznice se podiže i gorivo ulazi u predkomoru. Ubrizgavanje se nastavlja sve dok klip ne otvori izlaz za kontrolu goriva. U ovom trenutku, tlak iznad klipa naglo pada, ispusni ventil se zatvara, nakon što je prethodno propustio malu količinu goriva natrag u cilindar. Tlak u cijevi za gorivo i mlaznici naglo pada. Mlaznica se zatvara.
Klip ima spiralni brusni kanal na bočnoj površini, a ovisno o položaju klipa, izlaz za podešavanje dovoda goriva ostaje neko vrijeme zatvoren. Put koji klip prijeđe kada je izlaz zatvoren naziva se hod ubrizgavanja. Što je duži hod ubrizgavanja, to se više goriva ubrizgava u cilindar motora.
Okretne čahure klipova svih crpnih dijelova spojene su preko kratke poluge na upravljačku šinu. Prilikom sastavljanja pumpe, zakretne čahure se postavljaju na način da svi dijelovi pumpe isporučuju istu količinu goriva.
Kontrolna tračnica goriva je važan dio pumpe za ubrizgavanje, uz pomoć koje se ubrizgano gorivo dozira u svaki cilindar. Upravljačka letva povezana je s papučicom gasa preko elektronički upravljanog regulatora brzine (ERE).
Riža. 4.67. ERE linijska pumpa za ubrizgavanje instalirana na modelu E 300D
Regulator brzine
Elektronički regulator brzine nalazi se na stražnjoj strani pumpe za gorivo i upravlja nosačem. Regulatorom upravlja pravokutni impulsni napon s frekvencijom od oko 190 Hz. Ovisno o načinu rada, sila pokretačkog magneta se mijenja i, svladavajući silu opruge, pomiče tračnicu u smjeru «Start» odnosno, «Volllast» (puno opterećenje). Duljina hoda stalka je 19,5 mm.
Smanjena buka motora
U prethodno korištenim pumpama za ubrizgavanje s izravnim ubrizgavanjem pri visokom tlaku (do 145 bara), buka motora bila je puno viša nego kod modela s predkomorom. Sustav Common Rail prije glavnog dijela goriva ubrizgava malu, tzv. pilot dozu goriva, koja osigurava «grijanje» komore za izgaranje. Zahvaljujući tome, stvaraju se optimalni uvjeti za paljenje glavnog goriva, pali se mnogo brže, jer tlak i temperatura rastu glatko, a ne naglo. To utječe ne samo na smanjenje buke, već i na smanjenje toksičnosti ispušnih plinova.
Na temelju toga stručnjaci Mercedes-Benza poduzeli su dodatne mjere za smanjenje razine buke motora. To uključuje posebno kućište za upijanje zvuka (zaklopka) glave motora i usisne grane, ojačanje kućišta radilice i poklopac bregastog vratila.