Cuprins: Sistem de injecție cu camera de…↡ Sistem de injectie cu precamera…↡ Injecție directă ↡ Sistem Common Rail ↡ Pompe de combustibil de înaltă…↡ Pompa de injectie tip distributie ↡ Pompe de injecție în linie ↡ Regulator de viteza ↡ Reducerea nivelului de zgomot al…↡
Dacă într-un motor pe benzină este furnizat un amestec combustibil-aer, care este ulterior aprins de o scânteie de la o bujie, atunci la un motor diesel acest lucru are loc sub influența temperaturii ridicate a aerului. La sfârșitul cursei de compresie, presiunea aerului din cilindru ajunge la 28 bari și temperatura este de aproximativ +700°C. Combustibilul este aprins de aer cald, iar presiunea din camera de ardere ajunge la 145 bar (D, TD) sau 1350 bar pentru CDI. Într-un motor diesel, combustibilul atomizat arde instantaneu. Când și cât de mult combustibil trebuie injectat în cameră este determinat de reglarea și instalarea injecției.
Sistem de injecție cu camera de turbionare
Figura. 4,60. Secțiunea unei chiulasă cu o cameră de turbionare: 1 – duză; 2 – bujie incandescente; 3 – camera vortex cu canal de admisie; 4 – cilindru
Dieselele cu sistem vortex (Fig. 4.60) au o cameră de ardere divizată. Camera de vortex este conectată la spațiul de deasupra pistonului, iar când pistonul se apropie de punctul superior, se creează un flux de vortex în ea, care amestecă eficient combustibilul cu aerul. Amestecul, aprins, trece în camera de ardere principală. Motoarele cu cameră vortex s-au dovedit bine, în special la viteze mari (mai mult de 5000 min⁻¹).
Sistem de injectie cu precamera (precameră)
Figura. 4,61. Secțiunea unei chiulasă cu o precamera: 1 – duză; 2 – bujie incandescente; 3 – precamera cu canal de admisie; 4 – cilindru
Cu sistemul de pre-camera (Fig. 4.61), care este utilizat la motoarele diesel Mercedes, camerele de lucru sunt împărțite, ca și în sistemul vortex. Precamera este situată în partea superioară a chiulasei. Aprinderea combustibilului din camera de ardere are loc prin duze subțiri care vin din precameră.
Injecție directă
Cu injecție directă, combustibilul este furnizat în camera de ardere și arde instantaneu.
Acest sistem este extrem de economic, dar are dezavantajele sale: zgomot ridicat al motorului, mai ales în timpul pornirii și o creștere bruscă a vitezei.
Sistem Common Rail
Figura. 4,62. Injecție directă în sistemul Common Rail: 1 – duză; 2 – conducta de admisie; 3 – piston cu o locașă specială
Figura. 4,63. Diagrama sistemului Common Rail: 1 – rampă de combustibil comună; 2 – senzor de presiune; 3 – pompa; 4 – duză; 5 – supapă de reglare a presiunii
Sistem Common Rail (orez. 4,62, 4,63, 4,68) nu numai că asigură eficiență și emisii minime de gaze nocive pentru mediu, dar depășește și motoarele diesel moderne cu injecție precamerală în ceea ce privește confortul și nivelul de zgomot al funcționării motorului. Prin urmare, motoarele diesel CDI au ocupat un loc central în dezvoltarea tehnologiei motoarelor Mercedes-Benz.
"Common Rail" înseamnă "Autostradă comună". Dacă în sistemele cu injecție directă combustibil sub presiune a fost furnizat fiecărui injector separat, atunci în sistemul Common Rail combustibilul, indiferent de ordinea injecției, este situat într-o rampă de combustibil comună, așa-numitul acumulator.
Controlul electronic reglează presiunea de injecție în funcție de turația și sarcina motorului. Senzorii care primesc date despre modul de funcționare al arborelui cu came și al arborelui cotit emit comenzi pentru o injecție optimă în funcție de modul de funcționare al motorului. În plus, alimentarea cu combustibil și injecția sunt independente una de cealaltă.
Figura. 4,64. Elementele principale ale sistemului Common Rail: 1 – pompa de inalta presiune; 2 – pompa de injectie; 3 – duză; 4 – supapa magnetică a sistemului de dozare; 5 – conducta de retur combustibil; 6 – conductă de înaltă presiune; 7 – senzor presiune combustibil; 8 – acumulator de presiune; 9 – supapa de reglare a presiunii combustibilului
O caracteristică specială a acestei dezvoltări este o unitate specială (baterie) 8 (Fig. 4.64), în care presiunea este întotdeauna menținută până la 1350 bar. Acest lucru este necesar pentru ca în linia care leagă pompa de injectoare să existe întotdeauna combustibil la presiunea necesară, gata pentru injecție.
Linia este conectată la injectoare. Fiecare injector are o supapă magnetică care reglează presiunea și cantitatea de combustibil furnizată. Un microcomputer controlează funcționarea supapei în funcție de modul de funcționare și sarcina motorului. Acest sistem a crescut semnificativ eficiența motorului și a contribuit la o reducere semnificativă a emisiilor de gaze nocive în atmosferă.
Pompe de combustibil de înaltă presiune (HPFP)
Pompele de injecție sunt folosite pentru a furniza combustibil diesel la injectoare la presiune înaltă (aproximativ 120 bar). Motoarele cu 4 și 5 cilindri sunt echipate cu o pompă de injecție de distribuție. Motorul cu 6 cilindri are o pompă de injecție în linie. Toate pompele de injecție sunt situate pe partea stângă a motorului și sunt antrenate de un lanț de la arborele cotit. În acest caz, viteza de rotație a arborelui pompei de injecție este jumătate din viteza de rotație a arborelui cotit. Pompele de injecție sunt controlate electronic.
Pompa de injectie tip distributie
Motoarele E 220 D și E 290 TD sunt echipate cu o pompă de injecție de tip distribuție (orez. 4,64, 4,65). Pompa de injecție are încorporată o pompă de amorsare a combustibilului și un senzor de temperatură, cu ajutorul căruia se emite un semnal de oprire a alimentării cu combustibil. Există electrovalve situate în exterior, una pentru a opri motorul, cealaltă pentru a furniza combustibil. Pompa de injecție furnizează combustibil prin canale subțiri în cilindrul corespunzător.
Figura. 4,65. Pompa de injectie tip distributie instalata pe modelele E 220D si E 290 TD
Arborele pompei este conectat la alezajul capului, iar pistoanele de injecție sunt separate unul de celălalt prin presiunea combustibilului (aproximativ 8 bari), până când proeminențele de pe șaiba cu came exercită o forță asupra capetelor de susținere. Pe măsură ce arborele se rotește, canalul de refulare se închide și canalul de înaltă presiune se deschide.
În capul pompei de distribuție există 4 (sau 5 pentru un motor cu 5 cilindri) canale de refulare și, corespunzător, 4 (5) canale de înaltă presiune. Odată ce camele de pe placa cu came sunt aliniate cu urechile de rulment, pistoanele încep să comprima combustibilul, presiunea crește și injecția are loc când ajunge la aproximativ 120 bar.
Cantitatea de combustibil injectată este determinată de lungimea cursei pistonului de injecție, care este reglată de mișcarea axială a proeminențelor suport. Alinierea axială a arborelui pompei de distribuție este controlată de două supape magnetice și un arc de retur al regulatorului cantității de combustibil.
Unghiul de avans al injecției de combustibil este reglat de poziția șaibei cu came în raport cu capul pompei de distribuție. Prin răsucirea șaibei împotriva sensului de rotație, timpul de injecție este setat mai devreme, respectiv, în sensul de rotație - mai târziu. Rotirea șaibei cu came în jurul axei arborelui se realizează folosind o supapă de reglare și un arc de retur. Când este setată în poziția "devreme", supapa de control se va deschide, presiunea va crește, iar pistonul de control se va deplasa spre stânga. Când supapa se închide, presiunea scade și pistonul se deplasează spre dreapta sub acțiunea arcului.
Pompe de injecție în linie
Figura. 4,66. Pompă de injecție de combustibil de tip distribuție instalată pe modelele E 220 D și E 290 TD, vedere în secțiune
La modelele E 300 D este instalată o pompă de injecție de combustibil în linie (Fig. 4.66) cu control electronic - ERE (Elektronisch geregeltes Reien-Einspritzsystem). Pompele de injecție în linie au o secțiune de pompă separată pentru fiecare cilindru, care furnizează combustibil injectorului corespunzător printr-o conductă de oțel de înaltă presiune. Principalele componente ale sistemului ERE sunt pompa de injecție în linie și unitatea electronică de control pentru sistemul de injecție.
Figura. 4,68. Secțiunea transversală a pompei de injecție în linie (ERE): 1 – piesa de receptie pentru conectarea conductei de inalta presiune cu duza; 2 – supapa de refulare; 3 – piston; 4 – mecanism de control al vitezei (ERE); 5 – rack de control; 6 – pârghie de instalare a pistonului; 7 – conector; 8 – împingător cu role; 9 – arc piston; 10 – pompa de combustibil; 11 – regulator electrohidraulic; 12 – arbore cu came
Un arbore cu came 12 este instalat în partea inferioară a pompei (Fig. 4.68). Cu ajutorul camelor sale, secțiunile pompei sunt activate în funcție de secvența de injecție. Părțile principale ale secțiunii pompei sunt: supapa de refulare 2, cilindrul și pistonul 3, manșonul pistonului rotativ și arcul 9.
Când pistonul este în poziția inferioară, cavitatea de deasupra acestuia este umplută cu combustibil prin orificiul de admisie. Cama arborelui pompei mișcă împingătorul în sus, arcul pistonului este comprimat, pistonul închide orificiul de admisie și presiunea crește.
Când presiunea atinge 120 bari, acul injectorului se ridică și combustibilul intră în precamera. Injecția continuă până când pistonul deschide orificiul de control al combustibilului. În acest moment, presiunea de deasupra pistonului scade brusc, supapa de refulare se închide, după ce a trecut anterior o cantitate mică de combustibil înapoi în cilindru. Presiunea din conducta de combustibil și injector scade brusc. Duza se închide.
Pistonul are un canal elicoidal de împământare pe suprafața laterală și, în funcție de poziția pistonului, orificiul de reglare a alimentării cu combustibil rămâne închis pentru o perioadă de timp. Calea pe care o parcurge pistonul atunci cand orificiul de evacuare este inchis se numeste cursa de refulare. Cu cât cursa de injecție este mai lungă, cu atât se injectează mai mult combustibil în cilindrul motorului.
Bucșele rotative ale pistonului tuturor secțiunilor pompei sunt conectate printr-o pârghie scurtă la cremaliera de comandă. La asamblarea pompei, bucșele rotative sunt instalate astfel încât toate secțiunile pompei pompează aceeași cantitate de combustibil.
Sina de reglare a alimentării cu combustibil este o parte importantă a pompei de injecție, cu ajutorul căreia combustibilul injectat este distribuit în fiecare cilindru. Raftul de control este conectat la pedala de accelerație printr-un regulator de viteză controlat electronic (ERE).
Figura. 4,67. Pompă de injecție în linie tip ERE, instalată pe modelul E 300D
Regulator de viteza
Controlerul electronic de viteză este situat în partea din spate a pompei de combustibil și controlează rack. Regulatorul este controlat de o tensiune de impuls pătrat cu o frecvență de aproximativ 190 Hz. În funcție de mod, forța magnetului de acționare se schimbă și acesta, depășind forța arcului, mișcă cremalierul în direcția "Start" sau, în consecință, "Volllast" (sarcina completa). Lungimea cursei rack-ului este de 19,5 mm.
Reducerea nivelului de zgomot al motorului
În pompele de injecție utilizate anterior cu injecție directă la presiune ridicată (până la 145 bar), zgomotul de funcționare a motorului era mult mai mare decât cel al modelelor de precamera. Sistemul Common Rail injectează o mică, așa-numita doză pilot, de combustibil înaintea porțiunii principale de combustibil, ceea ce asigură "încălzirea" camerei de ardere. Datorită acestui fapt, se creează condiții optime pentru aprinderea combustibilului principal, acesta se aprinde mult mai repede, deoarece presiunea și temperatura cresc fără probleme și nu brusc. Acest lucru afectează nu numai reducerea zgomotului, ci și reducerea toxicității gazelor de eșapament.
Pe baza acestui fapt, specialiștii Mercedes-Benz au luat măsuri suplimentare pentru a reduce nivelul de zgomot al motorului. Acestea includ o carcasă specială (amortizor) de absorbție a zgomotului a chiulasei și a galeriei de admisie, întărirea carterului și a capacului arborelui cu came.