Układ wtryskowy silnika Diesla – informacje ogólne (Mercedes-Benz E-Class W210)

Jeżeli w silniku benzynowym dostarczana jest mieszanka paliwowo-powietrzna, która następnie zapala się od iskry ze świecy zapłonowej, to w silniku wysokoprężnym następuje to pod wpływem wysokiej temperatury powietrza. Pod koniec suwu sprężania ciśnienie powietrza w cylindrze osiąga 28 bar, a temperatura wynosi około +700°C. Paliwo zapala się za pomocą gorącego powietrza, a ciśnienie w komorze spalania osiąga 145 bar (D, TD) lub 1350 bar dla CDI. W silniku wysokoprężnym rozpylone paliwo spala się natychmiast. Kiedy i ile paliwa należy wtrysnąć do komory, decyduje regulacja i montaż wtrysku.

Układ wtryskowy komory wirowej

Diesle z układem wirowym (ryc. 4.60) mają podzieloną komorę spalania. Komora wirowa połączona jest z przestrzenią nad tłokiem i gdy tłok zbliża się do najwyższego punktu, powstaje w niej przepływ wirowy, który skutecznie miesza paliwo z powietrzem. Zapalona mieszanina przechodzi do głównej komory spalania. Silniki z komorą wirową sprawdziły się szczególnie przy dużych prędkościach (ponad 5000 min⁻¹).

Układ wtryskowy z komorą wstępną (komora wstępna)

Artykuł pobrany z tego portalu: Mercedesman.ru



W przypadku układu komory wstępnej (ryc. 4.61), stosowanego w silnikach Diesla Mercedesa, komory robocze są podzielone, podobnie jak w układzie wirowym. Komora wstępna znajduje się na górze głowicy cylindrów. Zapłon paliwa w komorze spalania następuje poprzez cienkie dysze wychodzące z komory wstępnej.

Wtrysk bezpośredni

W przypadku bezpośredniego wtrysku paliwo dostarczane jest do komory spalania i ulega natychmiastowemu spalaniu.

System ten jest bardzo ekonomiczny, ale ma swoje wady: wysoki hałas silnika, szczególnie podczas uruchamiania i gwałtowny wzrost prędkości.

System Common Rail

System Common Rail (ryż. 4,62, 4,63, 4,68) zapewnia nie tylko wydajność i minimalną emisję szkodliwych dla środowiska gazów, ale także przewyższa nowoczesne silniki Diesla z wtryskiem w komorze wstępnej pod względem komfortu i poziomu hałasu pracy silnika. Dlatego silniki wysokoprężne CDI zajęły centralne miejsce w rozwoju technologii silników Mercedes-Benz.

"Common Rail" oznacza "wspólną autostradę". Jeżeli w układach z wtryskiem bezpośrednim paliwo pod ciśnieniem było podawane do każdego wtryskiwacza osobno, to w układzie Common Rail paliwo, niezależnie od kolejności wtrysku, znajduje się we wspólnej szynie paliwowej, tzw. akumulatorze.

Sterowanie elektroniczne reguluje ciśnienie wtrysku w zależności od prędkości obrotowej i obciążenia silnika. Czujniki odbierające dane o trybie pracy wałka rozrządu i wału korbowego wydają polecenia optymalnego wtrysku w zależności od trybu pracy silnika. Ponadto zasilanie i wtrysk paliwa są od siebie niezależne.





Szczególną cechą tego rozwoju jest specjalny napęd (bateria) 8 (ryc. 4.64), w którym zawsze utrzymywane jest ciśnienie do 1350 bar. Jest to konieczne, aby w przewodzie łączącym pompę z wtryskiwaczami zawsze znajdowało się paliwo o wymaganym ciśnieniu, gotowe do wtrysku.

Przewód jest podłączony do wtryskiwaczy. Każdy wtryskiwacz posiada zawór magnetyczny regulujący ciśnienie i ilość podawanego paliwa. Mikrokomputer steruje pracą zaworu w zależności od trybu pracy i obciążenia silnika. System ten znacznie zwiększył wydajność silnika i przyczynił się do znacznego ograniczenia emisji szkodliwych gazów do atmosfery.

Wysokociśnieniowe pompy paliwowe (HPFP)

Pompy wtryskowe służą do dostarczania oleju napędowego do wtryskiwaczy pod wysokim ciśnieniem (około 120 barów). Silniki 4- i 5-cylindrowe są wyposażone w rozdzielającą pompę wtryskową. Silnik 6-cylindrowy posiada rzędową pompę wtryskową. Wszystkie pompy wtryskowe znajdują się po lewej stronie silnika i napędzane są łańcuchem z wału korbowego. W tym przypadku prędkość obrotowa wału pompy wtryskowej stanowi połowę prędkości obrotowej wału korbowego. Pompy wtryskowe są sterowane elektronicznie.

Dystrybucyjna pompa wtryskowa

Silniki E 220 D i E 290 TD są wyposażone w pompę wtryskową typu dystrybucyjnego (ryż. 4,64, 4,65). Pompa wtryskowa posiada wbudowaną pompkę zalewową paliwa oraz czujnik temperatury, za pomocą którego wystawiany jest sygnał o przerwaniu dopływu paliwa. Na zewnątrz znajdują się elektrozawory, jeden zatrzymujący silnik, drugi dostarczający paliwo. Pompa wtryskowa dostarcza paliwo cienkimi kanałami do odpowiedniego cylindra.



Wał pompy połączony jest z otworem głowicy, a tłoki wtryskowe są oddzielone od siebie ciśnieniem paliwa (około 8 barów), aż występy na podkładce krzywkowej będą wywierać siłę na końce nośne. Gdy wał się obraca, kanał tłoczny zamyka się, a kanał wysokiego ciśnienia otwiera.

W głowicy pompy rozdzielczej znajdują się 4 (lub 5 w przypadku silnika 5-cylindrowego) kanały tłoczne i odpowiednio 4 (5) kanały wysokiego ciśnienia. Gdy krzywki na płycie krzywkowej zrównają się z występami łożyskowymi, tłoki zaczynają sprężać paliwo, ciśnienie wzrasta i wtrysk następuje, gdy osiągnie około 120 barów.



Ilość wtryskiwanego paliwa zależy od długości skoku tłoka wtryskowego, który jest regulowany poprzez osiowy ruch występów podporowych. Sterowanie osiowe wału pompy rozdzielczej odbywa się za pomocą dwóch zaworów magnetycznych i sprężyny powrotnej regulatora ilości paliwa.

Kąt wyprzedzenia wtrysku paliwa reguluje się poprzez położenie podkładki krzywkowej względem głowicy pompy rozdzielczej. Obracając podkładkę przeciwnie do kierunku obrotu, czas wtrysku ustawia się wcześniej, odpowiednio w kierunku obrotu – później. Obrót podkładki krzywkowej wokół osi wału odbywa się za pomocą zaworu regulacyjnego i sprężyny powrotnej. Po ustawieniu w pozycji "wczesnej" zawór sterujący otworzy się, ciśnienie wzrośnie, a tłok sterujący przesunie się w lewo. Gdy zawór się zamyka, ciśnienie maleje, a tłok przesuwa się w prawo pod działaniem sprężyny.

Pompy wtryskowe rzędowe

W modelach E 300 D zainstalowana jest rzędowa pompa wtryskowa paliwa (ryc. 4.66) ze sterowaniem elektronicznym - ERE (Elektronisch geregeltes Reien-Einspritzsystem). Liniowe pompy wtryskowe mają oddzielną sekcję pompy dla każdego cylindra, która dostarcza paliwo do odpowiedniego wtryskiwacza poprzez stalowy rurociąg pod wysokim ciśnieniem. Głównymi elementami układu ERE są rzędowa pompa wtryskowa i elektroniczna jednostka sterująca układem wtryskowym.





Wałek krzywkowy 12 jest zainstalowany w dolnej części pompy (ryc. 4.68). Za pomocą krzywek sekcje pompy są uruchamiane zgodnie z sekwencją wtrysku. Głównymi częściami sekcji pompy są: zawór tłoczny 2, cylinder i tłok 3, tuleja tłoka obrotowego i sprężyna 9.

Gdy tłok znajduje się w dolnym położeniu, wnęka nad nim jest napełniana paliwem przez otwór wlotowy. Krzywka wału pompy przesuwa popychacz do góry, sprężyna tłoka jest ściskana, tłok zamyka wlot i ciśnienie wzrasta.

Gdy ciśnienie osiągnie 120 bar, igła wtryskiwacza podnosi się i paliwo dostaje się do komory wstępnej. Wtrysk trwa do momentu, gdy tłok otworzy zawór sterujący paliwem. W tym momencie ciśnienie nad tłokiem gwałtownie spada, zawór wylotowy zamyka się, po uprzednim przepuszczeniu niewielkiej ilości paliwa z powrotem do cylindra. Ciśnienie w przewodzie paliwowym i wtryskiwaczu gwałtownie spada. Dysza zamyka się.



Tłok posiada na bocznej powierzchni śrubowy kanał szlifowany i w zależności od położenia tłoka, wylot regulacji dopływu paliwa pozostaje przez pewien czas zamknięty. Droga, jaką pokonuje tłok, gdy wylot jest zamknięty, nazywana jest skokiem tłoczenia. Im dłuższy suw wtrysku, tym więcej paliwa wtryskuje się do cylindra silnika.

Tuleje obrotowe tłoków wszystkich sekcji pompy są połączone krótką dźwignią z zębatką sterującą. Podczas montażu pompy tuleje obrotowe montuje się w taki sposób, aby wszystkie sekcje pompy pompowały taką samą ilość paliwa.

Listwa regulacji dopływu paliwa jest ważną częścią pompy wtryskowej, za pomocą której wtryskiwane paliwo podawane jest do każdego cylindra. Listwa sterująca jest połączona z pedałem przyspieszenia za pośrednictwem elektronicznie sterowanego regulatora prędkości (ERE).

Regulator prędkości

Elektroniczny regulator prędkości znajduje się z tyłu pompy paliwa i steruje zębatką. Regulator sterowany jest napięciem impulsowym kwadratowym o częstotliwości około 190 Hz. W zależności od trybu zmienia się siła magnesu uruchamiającego, który pokonując siłę sprężyny przesuwa zębatkę w kierunku "Start" lub odpowiednio "Volllast" (pełne obciążenie). Długość skoku zębatki wynosi 19,5 mm.

Zmniejszenie poziomu hałasu silnika

W dotychczas stosowanych pompach wtryskowych z wtryskiem bezpośrednim pod wysokim ciśnieniem (do 145 barów), hałas pracy silnika był znacznie wyższy niż w modelach z komorą wstępną. Układ Common Rail wtryskuje niewielką, tzw. pilotażową dawkę paliwa przed porcją główną, co zapewnia "ogrzanie" komory spalania. Dzięki temu powstają optymalne warunki zapłonu głównego paliwa, zapala się ono znacznie szybciej, ponieważ ciśnienie i temperatura rosną płynnie, a nie gwałtownie. Wpływa to nie tylko na redukcję hałasu, ale także na zmniejszenie toksyczności spalin.

Na tej podstawie specjaliści Mercedes-Benz podjęli dodatkowe działania mające na celu zmniejszenie poziomu hałasu silnika. Należą do nich specjalna wygłuszająca obudowa (tłumik) głowicy cylindrów i kolektora dolotowego, wzmocnienie skrzyni korbowej i pokrywy wałka rozrządu.