Obsah: Systém vstrekovania vírivej komory ↡ Vstrekovací systém s predkomôrkou…↡ Priame vstrekovanie ↡ Systém Common Rail ↡ Vysokotlakové palivové čerpadlá…↡ Vstrekovacie čerpadlo distribučného…↡ In-line vstrekovacie čerpadlá ↡ Regulátor rýchlosti ↡ Zníženie hladiny hluku motora ↡
Ak sa v benzínovom motore dodáva zmes paliva a vzduchu, ktorá sa následne zapáli iskrou zo zapaľovacej sviečky, potom v dieselovom motore k tomu dôjde pod vplyvom vysokej teploty vzduchu. Na konci kompresného zdvihu dosiahne tlak vzduchu vo valci 28 barov a teplota je okolo +700°C. Palivo sa zapaľuje horúcim vzduchom a tlak v spaľovacej komore dosahuje 145 barov (D, TD) alebo 1350 barov pri CDI. V dieselovom motore rozprášené palivo horí okamžite. Kedy a koľko paliva je potrebné vstreknúť do komory, určuje nastavenie a inštalácia vstrekovania.
Systém vstrekovania vírivej komory
Kreslenie. 4,60. Rez hlavy valcov s vírivou komorou: 1 – tryska; 2 – žeraviaca sviečka; 3 – vírivá komora so vstupným kanálom; 4 – valec
Diesely s vírivým systémom (obr. 4.60) majú delenú spaľovaciu komoru. Vírivá komora je prepojená s priestorom nad piestom a keď sa piest priblíži k hornému bodu, vytvorí sa v nej vírivé prúdenie, ktoré efektívne premiešava palivo so vzduchom. Zapálená zmes prechádza do hlavnej spaľovacej komory. Motory s vírivou komorou sa osvedčili najmä pri vysokých rýchlostiach (viac ako 5000 min⁻¹).
Vstrekovací systém s predkomôrkou (predkomora)
Kreslenie. 4.61. Rez hlavy valcov s predkomorou: 1 – tryska; 2 – žeraviaca sviečka; 3 – predkomora so vstupným kanálom; 4-valec
Pri predkomorovom systéme (obr. 4.61), ktorý sa používa na dieselových motoroch Mercedes, sú pracovné komory rozdelené ako pri vírivom systéme. Predkomora je umiestnená na vrchu hlavy valcov. K zapáleniu paliva v spaľovacej komore dochádza cez tenké dýzy vychádzajúce z predkomory.
Priame vstrekovanie
Pri priamom vstrekovaní sa palivo privádza do spaľovacej komory a okamžite horí.
Tento systém je vysoko ekonomický, ale má svoje nevýhody: vysoká hlučnosť motora, najmä pri štartovaní a prudký nárast otáčok.
Systém Common Rail
Kreslenie. 4.62. Priame vstrekovanie v systéme Common Rail: 1 – tryska; 2 – prívodné potrubie; 3 – piest so špeciálnym vybraním
Kreslenie. 4.63. Schéma systému Common Rail: 1 – spoločná palivová koľajnica; 2 – snímač tlaku; 3 – čerpadlo; 4 – tryska; 5 – tlakový regulačný ventil
Systém Common Rail (ryža. 4,62, 4,63, 4,68) zabezpečuje nielen účinnosť a minimálne emisie ekologicky škodlivých plynov, ale predčí aj moderné naftové motory s predkomorovým vstrekovaním z hľadiska komfortu a hlučnosti chodu motora. Vznetové motory CDI preto zaujali ústredné miesto vo vývoji technológie motorov Mercedes-Benz.
"Common Rail" znamená "Spoločná diaľnica". Ak v systémoch s priamym vstrekovaním paliva pod tlakom bolo privádzané do každého vstrekovača samostatne, potom v systéme Common Rail je palivo bez ohľadu na poradie vstrekovania umiestnené v spoločnej palivovej lište, takzvanom akumulátore.
Elektronické ovládanie reguluje vstrekovací tlak v závislosti od otáčok a zaťaženia motora. Snímače, ktoré prijímajú údaje o prevádzkovom režime vačkového hriadeľa a kľukového hriadeľa, vydávajú príkazy na optimálne vstrekovanie podľa prevádzkového režimu motora. Navyše prívod paliva a vstrekovanie sú navzájom nezávislé.
Kreslenie. 4.64. Hlavné prvky systému Common Rail: 1 – vysokotlakové čerpadlo; 2 – vstrekovacie čerpadlo; 3 – tryska; 4 – magnetický ventil dávkovacieho systému; 5 – spätné palivové vedenie; 6 – vysokotlakové potrubie; 7 – snímač tlaku paliva; 8 – tlakový akumulátor; 9 – ventil nastavenia tlaku paliva
Zvláštnosťou tohto vývoja je špeciálny pohon (batérie) 8 (obr. 4.64), v ktorom sa udržiava tlak vždy do 1350 barov. Je to potrebné, aby v potrubí, ktoré spája čerpadlo so vstrekovačmi, bolo vždy palivo v požadovanom tlaku, pripravené na vstrekovanie.
Vedenie je pripojené k vstrekovačom. Každý vstrekovač má magnetický ventil, ktorý reguluje tlak a množstvo dodávaného paliva. Činnosť ventilu riadi mikropočítač na základe prevádzkového režimu a zaťaženia motora. Tento systém výrazne zvýšil účinnosť motora a prispel k výraznému zníženiu emisií škodlivých plynov do atmosféry.
Vysokotlakové palivové čerpadlá (HPFP)
Vstrekovacie čerpadlá sa používajú na dodávanie motorovej nafty do vstrekovačov pod vysokým tlakom (asi 120 barov). 4- a 5-valcové motory sú vybavené distribučným vstrekovacím čerpadlom. 6-valcový motor má radové vstrekovacie čerpadlo. Všetky vstrekovacie čerpadlá sú umiestnené na ľavej strane motora a sú poháňané reťazou od kľukového hriadeľa. V tomto prípade je rýchlosť otáčania hriadeľa vstrekovacieho čerpadla polovičná oproti rýchlosti otáčania kľukového hriadeľa. Vstrekovacie čerpadlá sú elektronicky riadené.
Vstrekovacie čerpadlo distribučného typu
Motory E 220 D a E 290 TD sú vybavené vstrekovacím čerpadlom distribučného typu (ryža. 4,64, 4,65). Vstrekovacie čerpadlo má zabudované palivové nasávacie čerpadlo a snímač teploty, pomocou ktorého je vydaný signál na zastavenie dodávky paliva. Vonku sú umiestnené solenoidové ventily, jeden na zastavenie motora a druhý na prívod paliva. Vstrekovacie čerpadlo dodáva palivo cez tenké kanály do príslušného valca.
Kreslenie. 4,65. Vstrekovacie čerpadlo distribučného typu inštalované na modeloch E 220D a E 290 TD
Hriadeľ čerpadla je spojený s vývrtom hlavy a vstrekovacie piesty sú od seba oddelené tlakom paliva (asi 8 barov), kým výstupky na vačkovej podložke nevyvíjajú silu na nosné konce. Keď sa hriadeľ otáča, výtlačný kanál sa zatvára a vysokotlakový kanál sa otvára.
V hlave rozvádzacieho čerpadla sú 4 (alebo 5 pre 5-valcový motor) výtlačné kanály a zodpovedajúcim spôsobom 4 (5) vysokotlakové kanály. Akonáhle sú vačky na vačkovej doske zarovnané s ložiskovými výstupkami, piesty začnú stláčať palivo, tlak sa zvýši a vstrekovanie nastane, keď dosiahne približne 120 barov.
Množstvo vstrekovaného paliva je určené dĺžkou zdvihu vstrekovacieho piesta, ktorý je regulovaný axiálnym pohybom nosných výstupkov. Axiálne vyrovnanie hriadeľa rozdeľovacieho čerpadla je riadené dvomi magnetickými ventilmi a vratnou pružinou regulátora množstva paliva.
Uhol predstihu vstreku paliva sa nastavuje polohou vačkovej podložky voči hlave rozvodného čerpadla. Otáčaním podložky proti smeru otáčania sa čas vstreku nastaví skôr, respektíve v smere otáčania - neskôr. Otáčanie vačkovej podložky okolo osi hriadeľa sa vykonáva pomocou nastavovacieho ventilu a vratnej pružiny. Pri nastavení do polohy "skoré" sa otvorí regulačný ventil, zvýši sa tlak a riadiaci piest sa posunie doľava. Keď sa ventil zatvára, tlak klesá a piest sa pôsobením pružiny pohybuje doprava.
In-line vstrekovacie čerpadlá
Kreslenie. 4.66. Vstrekovacie čerpadlo distribučného typu inštalované na modeloch E 220 D a E 290 TD, pohľad v reze
Na modeloch E 300 D je inštalované in-line palivové vstrekovacie čerpadlo (obr. 4.66) s elektronickým ovládaním - ERE (Elektronisch geregeltes Reien-Einspritzsystem). Radové vstrekovacie čerpadlá majú samostatnú čerpaciu časť pre každý valec, ktorá dodáva palivo do zodpovedajúceho vstrekovača cez vysokotlakové oceľové potrubie. Hlavnými komponentmi systému ERE sú in-line vstrekovacie čerpadlo a elektronická riadiaca jednotka pre vstrekovací systém.
Kreslenie. 4.68. Prierez in-line vstrekovacieho čerpadla (ERE): 1 – prijímacia časť pre spojenie vysokotlakového potrubia s tryskou; 2 – vypúšťací ventil; 3 – piest; 4 – mechanizmus riadenia rýchlosti (ERE); 5 – ovládací regál; 6 – montážna páka piesta; 7 – konektor; 8 – valčekový posúvač; 9 – pružina piestu; 10 – palivové čerpadlo; 11 – elektrohydraulický regulátor; 12 – vačkový hriadeľ
Vačkový hriadeľ 12 je inštalovaný v spodnej časti čerpadla (obr. 4.68). Pomocou jeho vačiek sa sekcie čerpadla aktivujú podľa poradia vstrekovania. Hlavné časti čerpacej časti sú: výtlačný ventil 2, valec a piest 3, otočné puzdro piestu a pružina 9.
Keď je piest v spodnej polohe, dutina nad ním sa naplní palivom cez vstupný otvor. Vačka hriadeľa čerpadla posunie posúvač nahor, pružina piestu sa stlačí, piest uzavrie vstup a tlak sa zvýši.
Keď tlak dosiahne 120 barov, ihla vstrekovača stúpa a palivo vstupuje do predkomory. Vstrekovanie pokračuje, kým piest neotvorí výstup ovládania paliva. V tomto okamihu tlak nad piestom prudko klesne, vypúšťací ventil sa zatvorí, pričom predtým prešlo malé množstvo paliva späť do valca. Tlak v palivovom potrubí a vstrekovači prudko klesá. Tryska sa uzavrie.
Piest má na bočnom povrchu špirálovitý brúsený kanál a v závislosti od polohy piestu zostáva výstup nastavenia prívodu paliva nejaký čas uzavretý. Dráha, ktorú piest prejde, keď je výstup zatvorený, sa nazýva výtlačný zdvih. Čím dlhší je vstrekovací zdvih, tým viac paliva sa vstrekne do valca motora.
Otočné puzdrá piestov všetkých sekcií čerpadla sú pripojené pomocou krátkej páky k riadiacej tyči. Pri montáži čerpadla sú rotačné puzdrá inštalované tak, že všetky sekcie čerpadla čerpajú rovnaké množstvo paliva.
Nastavovacia lišta prívodu paliva je dôležitou súčasťou vstrekovacieho čerpadla, pomocou ktorej je vstrekované palivo dávkované do každého valca. Riadiaca tyč je spojená s plynovým pedálom prostredníctvom elektronicky riadeného regulátora otáčok (ERE).
Kreslenie. 4.67. In-line vstrekovacie čerpadlo typu ERE, inštalované na modeli E 300D
Regulátor rýchlosti
Elektronický regulátor otáčok je umiestnený na zadnej strane palivového čerpadla a ovláda stojan. Regulátor je riadený štvorcovým impulzným napätím s frekvenciou cca 190 Hz. V závislosti od režimu sa sila ovládacieho magnetu mení a ten, ktorý prekoná silu pružiny, pohybuje hrebeňom v smere "Štart" alebo podľa toho "Volllast" (plné zaťaženie). Dĺžka zdvihu hrebeňa je 19,5 mm.
Zníženie hladiny hluku motora
V predtým používaných palivových vstrekovacích čerpadlách s priamym vstrekovaním pri vysokom tlaku (až 145 barov), prevádzkový hluk motora bol oveľa vyšší ako u predkomorových modelov. Systém Common Rail vstrekuje malú, takzvanú pilotnú dávku paliva pred hlavnou porciou paliva, čím sa zabezpečí "ohriatie" spaľovacej komory. Vďaka tomu sú vytvorené optimálne podmienky pre zapálenie hlavného paliva, ktoré sa zapáli oveľa rýchlejšie, pretože tlak a teplota stúpajú hladko a nie náhle. To ovplyvňuje nielen zníženie hluku, ale aj zníženie toxicity výfukových plynov.
Na základe toho špecialisti Mercedes-Benz prijali dodatočné opatrenia na zníženie hladiny hluku motora. Patrí medzi ne špeciálny hluk pohlcujúci plášť (tlmič) hlavy valcov a sacieho potrubia, vystuženie kľukovej skrine a krytu vačkového hriadeľa.