Sadržaj: Sustav ubrizgavanja s vrtložnom…↡ Sustav ubrizgavanja s predkomorom…↡ Izravno ubrizgavanje ↡ Common Rail sustav ↡ Visokotlačne pumpe za gorivo (HPFP) ↡ Distribucijska pumpa za ubrizgavanje ↡ In-line pumpe za ubrizgavanje ↡ Regulator brzine ↡ Smanjenje razine buke motora ↡
Ako se u benzinski motor dovodi smjesa goriva i zraka, koja se zatim zapali iskrom iz svjećice, tada se u dizelskom motoru to događa pod utjecajem visoke temperature zraka. Na kraju kompresijskog takta tlak zraka u cilindru doseže 28 bara, a temperatura oko +700°C. Gorivo se pali vrućim zrakom, a tlak u komori za izgaranje doseže 145 bara (D, TD) odnosno 1350 bara za CDI. U dizelskom motoru raspršeno gorivo izgara trenutno. Kada i koliko goriva treba ubrizgati u komoru određuje se podešavanjem i ugradnjom ubrizgavanja.
Sustav ubrizgavanja s vrtložnom komorom
Crtež. 4.60. Dio glave cilindra s vrtložnom komorom: 1 – mlaznica; 2 – žarnica; 3 – vrtložna komora s ulaznim kanalom; 4 – cilindar
Dizeli s vrtložnim sustavom (sl. 4.60) imaju podijeljenu komoru za izgaranje. Vrtložna komora povezana je s prostorom iznad klipa, 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 dobro su se pokazali, posebno pri velikim brzinama (više od 5000 min⁻¹).
Sustav ubrizgavanja s predkomorom (pretkomora)
Crtež. 4.61. Dio glave cilindra s predkomorom: 1 – mlaznica; 2 – žarnica; 3 – predkomora sa ulaznim kanalom; 4– cilindar
Kod sustava predkomora (sl. 4.61), koji se koristi na Mercedesovim dizelskim motorima, radne komore su podijeljene, kao kod vrtložnog 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 dovodi u komoru za izgaranje i trenutno izgara.
Ovaj sustav je vrlo ekonomičan, ali ima svoje nedostatke: visoku buku motora, posebno tijekom pokretanja i naglo povećanje brzine.
Common Rail sustav
Crtež. 4.62. Izravno ubrizgavanje u Common Rail sustavu: 1 – mlaznica; 2 – ulazna cijev; 3 – klip s posebnim udubljenjem
Crtež. 4.63. Dijagram Common Rail sustava: 1 – zajednički razvodnik goriva; 2 – senzor pritiska; 3 – pumpa; 4 – mlaznica; 5 – ventil za regulaciju pritiska
Common Rail sustav (riža. 4.62, 4.63, 4.68) ne samo da osigurava učinkovitost i minimalnu emisiju plinova štetnih za okoliš, već nadmašuje moderne dizelske motore s predkomornim ubrizgavanjem u pogledu udobnosti i razine buke rada motora. Stoga su dizelski motori CDI zauzeli središnje mjesto u razvoju tehnologije motora Mercedes-Benz.
"Common Rail" znači "zajednička autocesta". Ako se u sustavima s izravnim ubrizgavanjem gorivo pod tlakom 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 motora i opterećenju. 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.
Crtež. 4.64. Glavni elementi Common Rail sustava: 1 – pumpa visokog pritiska; 2 – pumpa za ubrizgavanje; 3 – mlaznica; 4 – magnetski ventil dozirnog sustava; 5 – povratni vod goriva; 6 – cjevovod visokog pritiska; 7 – senzor pritiska goriva; 8 – akumulator pritiska; 9 – ventil za podešavanje pritiska goriva
Posebnost ovog razvoja je poseban pogon (baterija) 8 (sl. 4.64), u kojem se tlak uvijek održava do 1350 bara. To je potrebno kako bi u cjevovodu koji povezuje pumpu s mlaznicama uvijek bilo goriva pod potrebnim tlakom, spremnog za ubrizgavanje.
Vod je spojen na injektore. Svaka mlaznica ima magnetski ventil koji regulira tlak i količinu dovedenog 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 (HPFP)
Pumpe za ubrizgavanje koriste se za opskrbu dizelskog goriva do brizgaljki 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, brzina vrtnje osovine pumpe za ubrizgavanje je polovica brzine vrtnje radilice. Pumpe za ubrizgavanje su elektronički kontrolirane.
Distribucijska pumpa za ubrizgavanje
Motori E 220 D i E 290 TD opremljeni su distribucijskom pumpom za ubrizgavanje (riža. 4.64, 4.65). Pumpa za ubrizgavanje ima ugrađenu pumpu za punjenje goriva i senzor temperature, uz pomoć kojih se izdaje signal za prekid dovoda goriva. Vani su elektromagnetski ventili, jedan za zaustavljanje motora, drugi za dovod goriva. Pumpa za ubrizgavanje dovodi gorivo kroz tanke kanale u odgovarajući cilindar.
Crtež. 4.65. Distribucijska pumpa za ubrizgavanje instalirana na modelima E 220D i E 290 TD
Osovina pumpe je spojena na provrt glave, a klipovi za ubrizgavanje su odvojeni jedan od drugog pritiskom goriva (oko 8 bara), sve dok izbočine na bregastoj podlošci ne počnu vršiti silu na potporne krajeve. Kako se osovina okreće, ispusni kanal se zatvara, a visokotlačni kanal se otvara.
U glavi razvodne pumpe nalaze se 4 (odnosno 5 za motor s 5 cilindara) ispusna kanala i, sukladno tome, 4 (5) visokotlačna kanala. Nakon što su bregovi na bregastoj ploči poravnati s ušicama ležaja, klipovi počinju kompresirati gorivo, tlak se povećava i ubrizgavanje se događa kada dosegne oko 120 bara.
Količina ubrizganog goriva određena je duljinom hoda klipa za ubrizgavanje, koja se regulira aksijalnim pomicanjem potpornih izbočina. Aksijalno poravnanje osovine razvodne pumpe kontroliraju dva magnetska ventila i povratna opruga regulatora količine goriva.
Kut napredovanja ubrizgavanja goriva podešava se položajem bregaste podloške u odnosu na glavu distribucijske pumpe. Okretanjem podloške suprotno od smjera vrtnje, vrijeme ubrizgavanja se postavlja ranije, odnosno u smjeru vrtnje - kasnije. Rotacija bregaste podloške oko osi osovine vrši se pomoću ventila za podešavanje i povratne opruge. Kada se postavi u položaj "rano", kontrolni ventil će se otvoriti, tlak će se povećati, a kontrolni klip će se pomaknuti ulijevo. Kada se ventil zatvori, tlak se smanjuje i klip se pod djelovanjem opruge pomiče udesno.
In-line pumpe za ubrizgavanje
Crtež. 4.66. Distribucijska pumpa za ubrizgavanje goriva ugrađena na modele E 220 D i E 290 TD, presjek
Na modelima E 300 D ugrađena je linijska pumpa za ubrizgavanje goriva (Sl. 4.66) s elektroničkom kontrolom - ERE (Elektronisch geregeltes Reien-Einspritzsystem). Linijske pumpe za ubrizgavanje imaju zasebnu pumpnu sekciju za svaki cilindar, koja opskrbljuje gorivom odgovarajuću mlaznicu preko visokotlačnog čeličnog cjevovoda. Glavne komponente ERE sustava su linijska pumpa za ubrizgavanje i elektronička upravljačka jedinica za sustav za ubrizgavanje.
Crtež. 4.68. Poprečni presjek linijske pumpe za ubrizgavanje (ERE): 1 – prihvatni dio za spajanje visokotlačnog cjevovoda sa mlaznicom; 2 – ispusni ventil; 3 – klip; 4 – mehanizam za kontrolu brzine (ERE); 5 – upravljački stalak; 6 – poluga za ugradnju klipa; 7 – konektor; 8 – potiskivač valjka; 9 – opruga klipa; 10 – pumpa za gorivo; 11 – elektrohidraulički regulator; 12 – bregasto vratilo
Na dnu pumpe ugrađena je bregasta osovina 12 (Sl. 4.68). Uz pomoć njegovih ekscentra, dijelovi pumpe se aktiviraju prema redoslijedu 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 se puni gorivom kroz ulazni otvor. Breg osovine crpke pomiče potiskivač prema gore, opruga klipa je komprimirana, klip zatvara ulaz i 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 pražnjenja. Što je duži hod ubrizgavanja, to se više goriva ubrizgava u cilindar motora.
Rotacijske čahure klipova svih dijelova crpke spojene su preko kratke poluge na upravljačku letvu. Prilikom sastavljanja pumpe, rotacijske čahure se postavljaju na način da svi dijelovi pumpe pumpaju istu količinu goriva.
Šipka za podešavanje dovoda goriva važan je 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).
Crtež. 4.67. Linijska pumpa za ubrizgavanje tipa ERE, instalirana na modelu E 300D
Regulator brzine
Elektronički regulator brzine nalazi se na stražnjoj strani pumpe za gorivo i upravlja nosačem. Regulator se upravlja kvadratnim impulsnim naponom frekvencije od oko 190 Hz. Ovisno o načinu rada, mijenja se sila pokretačkog magneta, a on, svladavajući silu opruge, pomiče stalak u smjeru "Start" ili, prema tome, "Volllast" (puno opterećenje). Duljina hoda stalka je 19,5 mm.
Smanjenje razine buke motora
U prethodno korištenim pumpama za ubrizgavanje goriva s izravnim ubrizgavanjem pri visokom tlaku (do 145 bara), buka pri radu motora bila je puno viša nego kod modela s predkomorom. Sustav Common Rail ubrizgava malu, tzv. pilot dozu goriva prije glavnog dijela goriva, čime se 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 (prigušivač) glave cilindra i usisne grane za upijanje buke, pojačanje kućišta radilice i poklopca bregastog vratila.