Das Kraftstoffsystem des Dieselmotors besteht aus dem Speichereinspritzsystem Common RAIL, den Kraftstoffleitungen für Niederdruck und Hochdruck, dem Ansaug- und Abgaskrümmer, dem Turbolader, den Feinfiltern und Grobfiltern für Kraftstoff, dem Luftfilter, dem Kraftstofftank und dem Ladeluftkühler.
Das Speichereinspritzsystem Common RAIL besteht aus der Kraftstoffpumpe, den Einspritzdüsen, dem Hochdruck-Kraftstoffspeicher, den Drehzahlsensoren (Kurbelwelle und Nockenwelle), den Sensoren für den Zustand des Arbeitsmediums (Druck und Temperatur von Kraftstoff und Luft), den elektromagnetischen Stellgliedern (Kraftstoffdruckregler, Magnetventile der Einspritzdüsen), dem elektronischen Steuergerät, den Steuerungs-, Regelungs- und Kommunikationskreisen sowie dem Kontroll- und Diagnosepaneel.
Das Schema der Steuerungs- und Regelungskreise des Kraftstoffsystems Common RAIL ist in Abbildung 2 dargestellt.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe (HD-Kraftstoffpumpe, Mod. CP3.3, Abb. 4) dient zur Schaffung einer Kraftstoffreserve, zur Aufrechterhaltung und Regelung des Drucks im Kraftstoffspeicher.
Am Gehäuse der HD-Kraftstoffpumpe sind die Kraftstoffförderpumpe 2, angetrieben von der Welle 9, und der elektromagnetische Druckregler 3 befestigt.
Im Gehäuse der HD-Kraftstoffpumpe sind radial mit einem Winkelabstand von 120° drei Kolben 5 (Abb. 5) angeordnet, und auf der Antriebswelle 3 ist ein Nockenrotor 4 montiert (die Nocken sind im Abstand von 120° auf dem Umfang des Rotors angeordnet).
Die Antriebswelle der HD-Kraftstoffpumpe mit dem Nockenrotor hat einen Zahnradantrieb vom Untersetzungsgetriebe, dessen Eingangswelle über die Antriebshalbmuffel und die Verteilungszahnräder in kinematischer Verbindung mit der Kurbelwelle des Dieselmotors steht.
Der Kraftstoff, der den Grobfilter mit Wasserabscheider durchlaufen hat, wird mit einem Druck von 0,8–0,9 MPa von der Kraftstoffförderpumpe über den Feinfilter zum Einlassstutzen der HD-Kraftstoffpumpe gefördert.
Die Schmierung und Kühlung der Teile der HD-Kraftstoffpumpe erfolgt durch den Dieselkraftstoff, der in die HD-Kraftstoffpumpe eintritt.
Unter der Wirkung des erzeugten Förderdrucks öffnet das Schutzventil 2 den Zugang des Kraftstoffs über den Zulaufkanal 6 in die Räume über den Kolben.
Die anlaufende Nocke des Rotors verschiebt den Kolben nach oben, dabei wird die Einlassöffnung des Zulaufkanals verschlossen und bei weiterem Hub des Kolbens wird der Kraftstoff im Raum über dem Kolben verdichtet.
Wenn der steigende Druck den Wert erreicht, der dem im Hochdruckspeicher aufrechterhaltenen entspricht, öffnet das Auslassventil 7.
Der verdichtete Kraftstoff gelangt in den Hochdruckkreis.
Der Kolben fördert den Kraftstoff so lange, bis er den OT erreicht (Förderhub). Danach fällt der Druck, das Auslassventil schließt.
Der Kolben beginnt sich nach unten zu bewegen. Bei einer Umdrehung der Welle führt jeder der drei Kolben einen Pumpenhub aus.
Da die HD-Kraftstoffpumpe für eine große Fördermenge ausgelegt ist, entsteht im Leerlauf und bei Teillasten ein Überschuss an verdichtetem Kraftstoff, der über das Druckregelventil 8 und die Rücklaufleitung in den Kraftstofftank zurückgeführt wird.
Das Druckregelventil stellt den Druckwert im Hochdruckspeicher in Abhängigkeit von der Motorlast, der Drehzahl und dem thermischen Zustand des Motors ein.
Bei zu hohem Druck im Speicher öffnet das Ventil, und ein Teil des Kraftstoffs aus dem Speicher wird über die Rücklaufleitung zum Kraftstofftank zurückgeführt.
Das Druckregelventil ist über einen Flansch am Gehäuse der HD-Kraftstoffpumpe befestigt.
Der Anker 10 drückt die Ventilkugel 9 unter der Wirkung der Ventilfeder an den Sitz, um die Hochdruck- und Niederdruckkreise zu trennen.
Der eingeschaltete Elektromagnet 11 verschiebt den Anker und übt eine zusätzliche Kraft zum Anpressen der Kugel an den Sitz aus.
Der gesamte Anker wird von Kraftstoff umspült, der die Reibflächen schmiert und überschüssige Wärme abführt.
Der Hochdruck-Kraftstoffspeicher (Rail) ist ein volumetrischer Speicher für Kraftstoff unter hohem Druck (Abb. 6).
Gleichzeitig glättet der Speicher die Druckschwingungen, die durch die pulsierende Kraftstoffförderung von der HD-Kraftstoffpumpe sowie durch den Betrieb der Einspritzdüsen während der Einspritzung entstehen, und zwar durch die Nichtsynchronität der Druckimpulse der Kraftstoffdosen, die von der HD-Kraftstoffpumpe kommen und über die Einspritzdüsen verbraucht werden, sowie durch den Überschuss der im Speicher befindlichen Kraftstoffmasse, die die Rolle eines Dämpfers für die Impulse kleiner zu- und abgeführter Kraftstoffdosen spielt.
Der Speicher 1 hat im Allgemeinen die Form eines Rohrs, an dessen Stirnseiten der Kraftstoffdrucksensor 7 und das Druckbegrenzungsventil 5 eingebaut sind.
Auf der Mantellinie des Rohrumfangs sind die Stutzen zum Anschluss der Hochdruck-Kraftstoffleitungen 2, 3 und der Rücklaufstutzen 4 angeordnet.
Der Kraftstoff aus der HD-Kraftstoffpumpe wird über die Hochdruckleitung zum Einlassstutzen 3 des Rails geleitet.
Der Kraftstoffspeicher steht mit den Einspritzdüsen über die Hochdruck-Kraftstoffleitungen in Verbindung, die an die Ablaufstutzen des Speichers angeschlossen sind.
Das Volumen des Speichers ist ständig mit Kraftstoff unter Druck gefüllt.
Der Wert dieses Drucks wird auf einem konstanten Niveau gehalten und kann durch das Ventil 8 (Abb. 5) in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Dieselmotors geregelt werden.
Das Druckbegrenzungsventil hält einen bestimmten Druckwert im Speicher aufrecht und erfüllt die Rolle eines Reduzier- (Sicherheits-) Ventils.
Das Ventilgehäuse hat auf der Seite des Speichers einen Kanal, der durch den Kegel des Ventilkerns 6 verschlossen wird.
Die Feder drückt den Kegel bei normalem Betriebsdruck fest an den Ventilsitz, so dass der Speicher geschlossen bleibt.
Falls der Druckwert im Speicher den Betriebswert überschreitet, weicht der Kegel unter der Wirkung des Drucks vom Sitz ab und der unter hohem Druck stehende Kraftstoff wird in die Rücklaufleitung abgeführt. Infolgedessen sinkt der Kraftstoffdruck im Speicher.
Die Einspritzdüse (Abb. 7) dient zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder des Dieselmotors und zur Gewährleistung der erforderlichen Kraftstoffzerstäubung.
An den Dieselmotoren werden Einspritzdüsen des Typs CRIN2 der Firma «BOSCH» (Deutschland) verwendet.
Der erforderliche Einspritzbeginn und die Einspritzmenge werden durch die Wirkung des Magnetventils der Einspritzdüse gewährleistet.
Der Einspritzbeginn in den Koordinaten «Winkel-Zeit» wird durch das elektronische Steuerungssystem des Dieselmotorbetriebs festgelegt.
Die Bildung der Steuersignale für die Einspritzdüsen durch das elektronische Steuergerät erfolgt auf der Grundlage des «Auslesens» der Signale, die von den Drehzahlsensoren der Kurbelwelle und der Primärwelle des Untersetzungsgetriebes des HD-Kraftstoffpumpenantriebs (Sensoren 1 und 2 in Abb. 2) gebildet werden, die in abgestimmter Wechselbeziehung nach einem bestimmten Schema eingebaut sind.
Das Funktionsprinzip der Einspritzdüse ist in Abbildung 8 dargestellt.
Der Kraftstoff wird über die Hochdruckleitung durch den Zufuhrkanal 4 zur Düse der Einspritzdüse 11 sowie durch die Drosselöffnung für Kraftstoffzufuhr 7 in die Kammer des Steuerventils 8 geführt. Durch die Drosselöffnung für Kraftstoffabfuhr, die durch das Magnetventil geöffnet werden kann, ist die Kammer mit der Rücklaufleitung 1 verbunden.
Bei geschlossener Drosselöffnung 6 übersteigt die hydraulische Kraft, die von oben auf den Kolben des Steuerventils wirkt, die Kraft des Kraftstoffdrucks von unten auf den Kegel der Düsennadel.
Infolgedessen wird die Nadel an den Düsensitz gedrückt und verschließt die Düsenöffnungen dicht. Dadurch gelangt der Kraftstoff nicht in den Brennraum.
Beim Ansprechen des Magnetventils 3 verschiebt sich der Anker des Elektromagneten nach oben und öffnet die Drosselöffnung 6.
Entsprechend sinken sowohl der Druck in der Kammer des Steuerventils als auch die auf den Kolben des Steuerventils wirkende hydraulische Kraft.
Unter der Wirkung des Kraftstoffdrucks auf den Kegel weicht die Düsennadel vom Sitz ab, so dass der Kraftstoff durch die Düsenöffnungen in den Brennraum des Zylinders gelangt.
Die Steuermenge ist eine zusätzliche Kraftstoffmenge, die zum Anheben der Nadel bestimmt ist und nach ihrer Nutzung in die Kraftstoffrücklaufleitung abgeführt wird.
Außer der Steuermenge gibt es Kraftstofflecks durch die Düsennadel und die Führung des Kolbens des Steuerventils.
All dieser Kraftstoff wird in die Rücklaufleitung abgeführt, an die alle übrigen Aggregate des Einspritzsystems angeschlossen sind, und in den Kraftstofftank zurückgeführt.
Die eingespritzte Kraftstoffmenge ist proportional zur Einschaltzeit des Magnetventils und zum Druckwert im Rail und hängt weder von der Drehzahl der Kurbelwelle des Motors noch vom Betriebsmodus der HD-Kraftstoffpumpe ab (zeitgesteuerte Einspritzung).
Wenn das Magnetventil abgeschaltet wird, wird der Anker durch die Kraft der Ventilschließfeder nach unten gedrückt und die Ventilkugel 5 verschließt die Drosselöffnung.
Nach dem Verschließen der Drosselöffnung für Kraftstoffabfuhr erreicht der Druck in der Kammer des Steuerventils wieder denselben Wert wie im Speicher.
Dieser erhöhte Druck verschiebt den Kolben des Steuerventils zusammen mit der Düsennadel nach unten.
Wenn die Nadel dicht am Düsensitz anliegt und seine Öffnungen verschließt, wird die Einspritzung beendet.
Der Kraftstoffgrobfilter dient zur Vorreinigung des Kraftstoffs von mechanischen Verunreinigungen und Wasser.
Da die HD-Kraftstoffpumpe des Motors nicht mit einer Handkraftstoffpumpe ausgestattet ist, die zum Füllen des Kraftstoffsystems mit Kraftstoff ohne Luft erforderlich ist, muss die Konstruktion des Filters eine Handkraftstoffpumpe enthalten.
In Abb. 9 ist der Kraftstoffgrobfilter mit Handkraftstoffpumpe «PreLine 270» dargestellt.
Das Ablassen des Bodensatzes aus dem Filter erfolgt über den Hahn 5, der im unteren Teil des Wasserabscheiders 4 angeordnet ist.
Beim Betrieb des Dieselmotors bei Umgebungstemperaturen unter –25 °C muss das Filtergehäuse mit einem Vorwärmer 3 für den zugeführten Kraftstoff ausgestattet sein.
Versorgungsspannung des Vorwärmers — 24 V, Leistung — 350 W. Anschluss: Plus und Masse.
Der Vorwärmer arbeitet autonom, er schaltet sich bei Temperaturen unter +5 °C automatisch ein und aus.
Der Kraftstofffeinfilter dient zur endgültigen Reinigung des Kraftstoffs. Der Kraftstofffeinfilter ist nicht zerlegbar.
Der Kraftstoff wird beim Durchgang durch die Falten des Papierfilterelements von mechanischen Verunreinigungen gereinigt.
Das Luftversorgungssystem des Dieselmotors (Abb. 10) besteht aus dem Luftfilter, dem Turbolader, dem Ladeluftkühler, den Stutzen, den Rohrleitungen und den Befestigungsschellen.
Der Luftfilter des Trockentyps mit auswechselbaren Papierfilterelementen dient zur Reinigung der in die Zylinder eintretenden Luft.
Der Luftfilter (Abb. 11) besteht aus dem Gehäuse 5, zwei Filterelementen 6 und 7, dem Deckel 4. Zur Gewährleistung der Dichtheit sind Gummidichtungen vorhanden.
Das kleine (innere) Filterelement gewährleistet die Reinigung der Luft im Falle einer mechanischen Zerstörung des äußeren Filterelements.
Achtung! Das Ansaugen ungereinigter Luft in die Zylinder des Motors, das durch eine Undichtheit des Ansaugtrakts entsteht, führt zu einer starken Verkürzung der Lebensdauer des Motors.
Zur Erleichterung der Kontrolle der Verschmutzung des Luftfilters ist ein Sensor zwischen dem Filter und dem Turbolader und eine Anzeige am Armaturenbrett installiert.
Mit zunehmender Verschmutzung des Filters wächst der Unterdruck in der Ansaugleitung und bei Erreichen eines Werts von 6,5 kPa spricht die Anzeige an, und am Armaturenbrett leuchtet die Kontrolllampe «Luftfilterverschmutzung» auf.
Beim Aufleuchten der Lampe ist das Filterelement zu reinigen oder zu ersetzen.
Der Turbolader (Abb. 12) besteht aus einem einstufigen Zentrifugalverdichter und einer radialen Zentripetalturbine.
Die Regelung der Aufladung erfolgt durch Umleiten eines Teils der Abgase am Turbinenrad vorbei bei Überschreitung des Ladedrucks eines bestimmten Werts.
In das Turbinengehäuse des geregelten Turboladers ist ein Umgehungsventil eingebaut.
Der Hebel des Umgehungsventils ist über eine verstellbare Stange mit dem Stellglied verbunden, das über die Luftleitung mit dem Auslassstutzen des Verdichtergehäuses verbunden ist.
Eine Änderung der Länge der Stange des Stellglieds des Turboladers während des Betriebs ist nicht zulässig.
Die Zerlegung und Reparatur des Turboladers während des Betriebs sind nicht zulässig und müssen in einer spezialisierten Reparaturwerkstatt durchgeführt werden.
