W momencie, gdy tłok cylindra osiąga prawie górny martwy punkt, do powietrza wtryskiwany jest olej napędowy, który jest sprężany i podgrzewany do temperatury około +600°C. Paliwo ulega samozapłonowi, dlatego nie są potrzebne świece zapłonowe.
Gdy silnik jest bardzo zimny, sama kompresja nie osiągnie temperatury zapłonu. W takim przypadku silnik należy rozgrzać. Aby to zrobić, w komorze spalania każdego cylindra znajduje się świeca żarowa, która podgrzewa komorę spalania.
Czas nagrzewania zależy od temperatury otoczenia i jest regulowany przez sterownik silnika poprzez przekaźnik rozgrzewania.
Paliwo pobierane jest bezpośrednio ze zbiornika przez pompę zasilającą i tłoczone do pompy wtryskowej pod ciśnieniem około 3,5 bara.
Wysokociśnieniowa pompa paliwa utrzymuje stałe ciśnienie nieco ponad 1300 barów nawet przy niskich prędkościach obrotowych silnika.
Do wysokociśnieniowej pompy paliwa podłączony jest główny przewód dystrybucji paliwa z wtryskiwaczami paliwa dla każdego cylindra (patrz ilustracja 1.0).
1.0 Linia rozdzielcza silnika Diesla z bezpośrednim wtryskiem (CDI)
1 - linia dystrybucyjna
2 - filtr paliwa
3 - powrotny przewód paliwowy
4 - przewód doprowadzający paliwo do pompy wtryskowej
5 - elektrozawór odcinający paliwo
6 - pompa zasilająca paliwem
7 - pompa wtryskowa (wysokociśnieniowa pompa paliwa)
8 - przewód wtrysku paliwa (do linii dystrybucyjnej)
9 - dysza
10 - przewód wtrysku paliwa (do dyszy)
11 - przewód powrotny paliwa)
Główny przewód paliwowy jest rodzajem akumulatora paliwowo-wysokociśnieniowego, który rozprowadza dopływające paliwo pomiędzy wtryskiwaczami pod stałym ciśnieniem.
Elektromagnetyczne wtryskiwacze paliwa wtryskują paliwo do cylindrów. Jednak w tym przypadku ilość wtryskiwanego paliwa jest ustalana i ustawiana przez sterownik silnika. Jeśli np. jednostka sterująca zamknie wtryskiwacze, wówczas wtrysk paliwa ustanie.
Inaczej mówiąc, pompowanie i wtrysk paliwa realizowane są niezależnie od siebie.
Zaletą jest to, że ilość paliwa wtryskiwana jest w zależności od aktualnego obciążenia roboczego silnika, co optymalizuje również zawartość substancji szkodliwych w spalinach.
Ilość wtryskiwanego paliwa nie jest jednak zależna od prędkości obrotowej silnika.
Paliwo wtryskiwane jest dwustopniowo poprzez wtryskiwacz wielostrumieniowy.
W pierwszej kolejności wtryskiwana jest niewielka wstępna ilość paliwa, co poprawia warunki zapłonu głównej porcji paliwa. Prowadzi to do bardziej miękkiego i jednocześnie cichego spalania mieszanki.
Paliwo przed dostaniem się do pompy zasilającej i pompy wtryskowej przechodzi przez filtr paliwa, w którym zatrzymywane są zanieczyszczenia i woda. Dlatego niezwykle ważna jest wymiana filtra paliwa zgodnie z warunkami konserwacji.
Pompa zasilająca paliwem i pompa wtryskowa nie wymagają konserwacji. Wszystkie ruchome części pompy smarowane są olejem napędowym.
Powietrze tworzące mieszankę paliwowo-powietrzną pobierane jest przez silnik lub pompowane przez turbosprężarkę przez filtr powietrza.
Turbosprężarka spręża powietrze i dostarcza je do silnika przez chłodnicę powietrza doładowującego (intercooler). Chłodnica powietrza doładowującego chłodzi gorące powietrze doładowujące. Zapewnia to lepsze napełnienie cylindrów, co z kolei prowadzi do wzrostu momentu obrotowego i mocy silnika.
Eksploatacja silnika wysokoprężnego w warunkach zimowych
Wraz ze spadkiem temperatury płynność oleju napędowego maleje, gęstnieje i woskuje się.
Olej napędowy może stać się lepki, a jego płynność w tym stanie można porównać do lepkości miodu.
W wyniku zgęstnienia filtr paliwa ulega zatkaniu. Z tego powodu producenci oleju napędowego zimą dodają do oleju napędowego dodatki, które pozwalają utrzymać wymaganą płynność i zapewnić rozruch silnika w temperaturach do -22°C.
Aby zapobiec zatykaniu się filtra paliwa w zimnych porach roku, gorące paliwo (powrót) z pompy wtryskowej jest odprowadzane do filtra przez zawór podgrzewania paliwa.
Wtrysk paliwa w silnikach wysokoprężnych jest całkowicie kontrolowany przez jednostkę sterującą. Zapewnia to następujące korzyści:
- a) autodiagnostyka silnika, która pozwala szybko wykryć usterkę;
- b) precyzyjne dawkowanie wtryskiwanego paliwa. Zapewnia to zmniejszenie zawartości szkodliwych substancji w spalinach i zmniejszenie zużycia paliwa;
- c) nie ma potrzeby regulacji prędkości biegu jałowego, a także określonej prędkości, przy której regulator zaczyna ograniczać dopływ paliwa.
Wszystkie części układu sterowania silnikiem zostały zaprojektowane z myślą o długiej żywotności i praktycznie nie wymagają napraw.
W ramach konserwacji konieczna jest jedynie wymiana wkładu filtra powietrza i filtra paliwa.
Urządzenie do wstępnego podgrzewania silnika Diesla
Jeśli silnik jest zimny, wówczas temperatura powietrza powstająca podczas jego sprężania nie jest wystarczająca do samozapłonu wtryskiwanego paliwa. W takim przypadku silnik należy rozgrzać.
W tym celu w komorze spalania każdego cylindra montowana jest świeca żarowa. Świeca żarowa to obudowa z wciśniętym trzpieniem żarowym.
Trzpień żarnika ma cewkę żarnika i uzwojenie sterujące prądem.
Po przyłożeniu napięcia spirala wewnątrz trzpienia nagrzewa się w ciągu kilku sekund do temperatury ponad +850°C.
W tym przypadku przez kołek każdej świecy zapłonowej przepływa prąd o natężeniu około 30 amperów.
Wraz ze wzrostem temperatury w komorze wzrasta rezystancja uzwojenia sterującego, zmniejszając prąd do 15–25 amperów. Chroni to świecę żarową przed przegrzaniem.
Gdy tylko lampka ostrzegawcza nagrzewania wstępnego na tablicy wskaźników zgaśnie, można uruchomić silnik.
Czas wstępnego nagrzewania silnika rzadko przekracza 10 sekund i jest regulowany przez sterownik silnika, który pobiera dane z czujnika temperatury płynu chłodzącego na temat aktualnej temperatury silnika.
Na podstawie otrzymanych danych jednostka sterująca określa czas nagrzewania i prąd żarzenia świec zapłonowych.
Uwaga! Silnik wysokoprężny ma dobrą zdolność rozruchu na zimno. Dlatego wstępne podgrzewanie jest konieczne tylko przy temperaturach powietrza poniżej 0°C.