Örvénykamrás befecskendező rendszer
Rajz 4.60. A hengerfej örvénykamrával rendelkező része: 1 - fúvóka; 2 - izzítógyertya; 3 - örvénykamra bemeneti csatornával; 4 - henger
Vortex rendszerű dízelmotorokhoz (rajz 4.60) az égéstér fel van osztva. Az örvénykamra össze van kötve a dugattyú feletti térrel, és amikor a dugattyú a felső ponthoz közeledik, örvényáram jön létre benne, amely hatékonyan keveri az üzemanyagot a levegővel. A meggyújtott keverék a fő égéstérbe kerül. Az örvénykamrás motorok beváltak, különösen nagy fordulatszámon (több mint 5000 perc-1).
Előkamrás befecskendező rendszer (előszoba)
Rajz 4.61. A hengerfej szakasza előkamrával: 1 - fúvóka; 2 - izzítógyertya; 3 – előkamra bemeneti csatornával; 4 hengeres
Előkamrás rendszerrel (rajz 4.61), amelyet a Mercedes dízelmotorokon használnak, a munkakamrák fel vannak osztva, mint az örvényrendszer. Az előkamra a hengerfej tetején található. A tüzelőanyag meggyulladása az égéstérben az előkamrából érkező vékony fúvókákon keresztül történik.
Közvetlen befecskendezés
Közvetlen befecskendezéssel az üzemanyagot befecskendezik az égéstérbe, és azonnal égnek.
Ez a rendszer rendkívül gazdaságos, de megvannak a maga hátrányai: a motor magas zajszintje, különösen az indításkor, és a fordulatszám meredek növekedése.
Közös nyomócsöves rendszer
Rajz 4.62. Közvetlen befecskendezés a Common Rail rendszerben: 1 - fúvóka; 2 – bemeneti elágazó cső; 3 - dugattyú speciális horonnyal
Rajz 4.63. Common rail rendszer diagramja: 1 - közös üzemanyag-elosztó; 2 – nyomásérzékelő; 3 - szivattyú; 4 - fúvóka; 5 - nyomásszabályozó szelep
közös nyomócsöves rendszer (rajz 4,62, 4,63, 4,68) nem csak a hatékonyságot és a környezetre káros gázok minimális kibocsátását biztosítja, hanem kényelem és motorzajszint tekintetében is felülmúlja a korszerű előkamrás befecskendezésű dízelmotorokat. Ezért a CDI dízelmotorok jelentős helyet foglaltak el a Mercedes-Benz motorépítésének fejlesztésében.
«Common Rail» eszközök «Általános autópálya». Ha a közvetlen befecskendezésű rendszerekben a nyomás alatti üzemanyagot minden fúvókához külön táplálták, akkor a Common Rail rendszerben az üzemanyag a befecskendezési sorrendtől függetlenül egy közös üzemanyag-elosztócsőben, az úgynevezett akkumulátorban van.
Az elektronikus vezérlés a motor fordulatszámától és terhelésétől függően szabályozza a befecskendezési nyomást. A vezérműtengely és a főtengely működési módjára vonatkozó adatokat fogadó érzékelők parancsokat adnak ki az optimális befecskendezésre a motor üzemmódjának megfelelően. Ezenkívül az üzemanyag-ellátás és a befecskendezés független egymástól.
Rajz 4.64. A Common Rail rendszer fő elemei: 1 - nagynyomású szivattyú; 2 - nyomószivattyú; 3 - fúvóka; 4 - az adagolórendszer mágnesszelepe; 5 - visszatérő üzemanyag-vezeték; 6 - nagynyomású csővezeték; 7 - üzemanyagnyomás-érzékelő; 8 – nyomástároló; 9 - üzemanyagnyomás-szabályozó szelep
Ennek a fejlesztésnek a sajátossága egy speciális meghajtó (akkumulátor) 8 (rajz 4.64), amely mindig 1350 bar nyomást tart fenn. Erre azért van szükség, hogy a szivattyút az injektorokkal összekötő vezetékben mindig megfelelő nyomású, befecskendezésre kész üzemanyag legyen.
A vezeték az injektorokhoz csatlakozik. Minden befecskendezőnek van egy mágnesszelepe, amely szabályozza az üzemanyag-ellátás nyomását és mennyiségét. A mikroszámítógép az üzemmód és a motorterhelés alapján vezérli a szelep működését. Ez a rendszer jelentősen növelte a motor hatásfokát, és hozzájárult a káros gázok légkörbe történő kibocsátásának jelentős csökkenéséhez.
Nagynyomású üzemanyag-szivattyúk (befecskendező szivattyú)
A nagynyomású üzemanyag-szivattyúkat nagy nyomású befecskendezők dízel üzemanyaggal való ellátására használják (kb 120 bar). A 4 és 5 hengeres motorok elosztó befecskendező szivattyúval vannak felszerelve. A 6 hengeres motor soros befecskendező szivattyúval rendelkezik. Minden befecskendező szivattyú a motor bal oldalán található, és egy lánc hajtja a főtengelyről. Ebben az esetben a nagynyomású üzemanyag-szivattyú tengelyének forgási gyakorisága fele a főtengely forgási frekvenciájának. A nagynyomású üzemanyag-szivattyúk elektronikus vezérlésűek.
Elosztó típusú befecskendező szivattyú
Az E 220 D és E 290 TD motorok elosztó típusú befecskendező szivattyúval vannak felszerelve (rajz 4,64, 4,65). A nagynyomású üzemanyag-szivattyú beépített üzemanyag-feltöltő szivattyúval és hőmérséklet-érzékelővel rendelkezik, amely jelet ad az üzemanyag-ellátás leállítására. A mágnesszelepek kívül találhatók, az egyik a motor leállítására, a másik az üzemanyag-ellátásra szolgál. A nagynyomású üzemanyag-szivattyú vékony csatornákon keresztül szállítja az üzemanyagot a megfelelő hengerbe.
Rajz 4.65. Elosztó befecskendező szivattyú E 220D és E 290 TD modellekhez
A szivattyú tengelye a fejcsatornához csatlakozik, a nyomódugattyúkat pedig az üzemanyagnyomás választja el egymástól (kb 8 bar), amíg a bütyök fülei erőt nem fejtenek ki a csapágyvégekre. A tengely forgása közben a nyomócsatorna bezárul és a nagynyomású csatorna kinyílik.
Az elosztó szivattyúfej 4 db-ot tartalmaz (vagy 5-öt egy 5 hengeres motorhoz) injekciós csatornák és ennek megfelelően 4 (5) nagynyomású csatornák. Amint a bütykös bütykök egy vonalba kerülnek a csapágyfülekkel, a dugattyúk elkezdik összenyomni az üzemanyagot, a nyomás megemelkedik, és amikor eléri a körülbelül 120 bar-t, befecskendezés történik.
A befecskendezett üzemanyag mennyiségét a befecskendező dugattyú lökethossza határozza meg, amelyet a csapágyfülek axiális mozgása szabályoz. Az elosztószivattyú tengelyének axiális beállítását két mágnesszelep és egy üzemanyagmennyiség-szabályozó visszatérő rugó szabályozza.
Az üzemanyag-befecskendezési szöget a bütyök helyzete szabályozza az elosztószivattyú fejéhez képest. Az alátét forgásiránnyal ellentétes elforgatásával korábbi befecskendezési idő állítható be, illetve forgásirányban - később. A bütyök elforgatása a tengely tengelye körül egy beállító szelep és egy visszatérő rugó segítségével történik. Ha pozícióba van állítva «korai» a vezérlőszelep kinyílik, a nyomás megnő és a vezérlődugattyú balra mozdul. Amikor a szelep bezárul, a nyomás csökken, és a dugattyú a rugó hatására jobbra mozog.
Befecskendező szivattyúk
Rajz 4.66. E 220 D és E 290 TD modellekre szerelt elosztó befecskendező szivattyú, szekcióban
Az E 300 D modelleken soros befecskendező szivattyú van felszerelve (rajz 4.66) elektronikus vezérléssel - ERE (Elektronisch geregeltes Reien-Einspritzsystem). A soros befecskendező szivattyúk hengerenként külön szivattyúszakasszal rendelkeznek, amely nagynyomású acélcsővezetéken keresztül juttatja el az üzemanyagot a megfelelő befecskendező szelephez. Az ERE rendszer fő elemei a soros befecskendező szivattyú és a befecskendező rendszer elektronikus vezérlőegysége.
Rajz 4.68. Befecskendező szivattyú (ERE) szakaszban: 1 - fogadó rész a nagynyomású csővezeték és a fúvóka csatlakoztatásához; 2 - nyomószelep; 3 - dugattyú; 4 - a fordulatszám beállítására szolgáló mechanizmus (ERE); 5 - vezérlősín; 6 - dugattyú beszerelési kar; 7 - csatlakozó; 8 - görgőtoló; 9 - dugattyúrugó; 10 - üzemanyag-szivattyú; 11 – elektrohidraulikus szabályozó; 12 - bütykös tengely
A szivattyú alján van egy vezérműtengely 12 (rajz 4.68). Bütyei segítségével a szivattyúrészek a befecskendezési sorrendnek megfelelően működnek. A szivattyúrész fő részei: 2. nyomószelep, 3. henger és dugattyú, forgódugattyúhüvely és 9. rugó.
Amikor a dugattyú alsó helyzetben van, a felette lévő üreg megtelik üzemanyaggal a bemeneten keresztül. A szivattyú tengelyének bütyökje felfelé mozgatja a tolót, a dugattyúrugó összenyomódik, a dugattyú elzárja a bemenetet, a nyomás megnő.
Amikor a nyomás eléri a 120 bar-t, a fúvóka tűje felemelkedik, és az üzemanyag belép az előkamrába. A befecskendezés addig folytatódik, amíg a dugattyú ki nem nyitja az üzemanyag-szabályozó kimenetét. Ebben a pillanatban a nyomás a dugattyú felett élesen csökken, a nyomószelep bezárul, miután korábban kis mennyiségű üzemanyagot visszavezetett a hengerbe. A nyomás az üzemanyagcsőben és a befecskendező szelepben élesen csökken. A fúvóka bezárul.
A dugattyú oldalfelületén spirális földelőcsatorna van, és a dugattyú helyzetétől függően az üzemanyag-beállító kimenet egy ideig zárva marad. Azt az utat, amelyet a dugattyú megtesz, amikor a kimenet zárva van, befecskendezési löketnek nevezzük. Minél hosszabb a befecskendezési löket, annál több üzemanyagot fecskendeznek be a motor hengerébe.
Az összes szivattyús szakasz dugattyúinak forgóperselyei egy rövid karon keresztül csatlakoznak a vezérlősínhez. A szivattyú összeszerelésekor a forgóhüvelyeket úgy kell felszerelni, hogy minden szivattyúrész azonos mennyiségű üzemanyagot szállítson.
A befecskendező szivattyú fontos része az üzemanyag-szabályozó sín, amelynek segítségével a befecskendezett üzemanyagot minden hengerbe adagolják. A vezérlőkar egy elektronikusan vezérelt sebességszabályozón keresztül csatlakozik a gázpedálhoz (ERE).
Rajz 4.67. Az E 300D modellre szerelt ERE soros befecskendező szivattyú
Sebesség szabályozó
Az elektronikus fordulatszám-szabályozó az üzemanyag-szivattyú hátulján található, és az állványt vezérli. A szabályozót négyszögletes impulzusfeszültség vezérli, amelynek frekvenciája körülbelül 190 Hz. Az üzemmódtól függően változik a működtető mágnes ereje, és a rugó erejét leküzdve a sínt az irányba tolja «Start» vagy, ill «Volllast» (teljes terhelés). A rack úthossza 19,5 mm.
Csökkentett motorzaj
A korábban használt befecskendező szivattyúkban közvetlen befecskendezéssel nagy nyomáson (145 bar-ig), a motor zaja sokkal magasabb volt, mint az előkamrás modelleké. A Common Rail rendszer az üzemanyag fő része előtt egy kis, úgynevezett pilot adag üzemanyagot fecskendez be, ami «fűtés» égésterek. Ennek köszönhetően optimális feltételek jönnek létre a fő tüzelőanyag gyújtásához, sokkal gyorsabban gyullad, mivel a nyomás és a hőmérséklet simán, és nem hirtelen emelkedik. Ez nemcsak a zaj csökkentését, hanem a kipufogógázok toxicitásának csökkentését is befolyásolja.
Ennek alapján a Mercedes-Benz szakemberei további intézkedéseket tettek a motor zajszintjének csökkentésére. Ezek közé tartozik egy speciális hangelnyelő burkolat (csillapító) hengerfejek és szívócső, forgattyúház erősítés és vezérműtengely burkolat.