Шестицилиндровые дизельные двигатели Mercedes-Benz

5.1.3. Шестицилиндровые дизельные двигатели

Рис. 4.5. Моторный отсек с дизельным двигателем 300 D: 1 – охлаждаемый бокс из пластмассы для электронных регуляторов и релейных блоков; 2 – решетка воздухозаборника вентиляции салона; 3 – корпус клапанов регулировки давления; 4 – крышка отделения форсунок и свечей зажигания; 5 – привод стеклоочистителя; 6 – масляный фильтр; 7 – впускной коллектор; 8 – бачок для тормозной жидкости с основным тормозным цилиндром и усилителем тормозов; 9 – блок предохранителей и реле; 10 – расширительный бачок; 11 – воздушный фильтр; 12 – перепускной клапан выпускной системы; 13 – маслоизмерительный щуп; 14 – крышка маслоналивной горловины; 15 – бензиновый фильтр; 16 – запасная емкость гидравлического масла для сервоуправления; 17 – бачок омывателя (спереди — для фар, сзади — для стеклоочистителя); 18 – тормозной блок

Наряду с 5-цилиндровыми турбодвигателями Mercedes предлагает 6-цилиндровый дизельный двигатель с объемом цилиндров 3 л (ОМ 606) (рис. 4.5). Технически ОМ 606 почти полностью соответствует моделям ОМ 604 и ОМ 605 с меньшим числом цилиндров (2,5 л, 5 цил.). Он оснащен головкой блока цилиндров с форкамерой и четырьмя клапанами на цилиндр, электронным управлением, рядным ТНВД, двухмассовым маховиком (у моделей с механической коробкой передач). Коленчатый вал 6-цилиндрового двигателя установлен на семи опорных подшипниках. Исключительной особенностью ОМ 606 является регулируемый по длине впускной коллектор в форме трехступенчатого резонансного всасывающего патрубка с заслонками.

Рис. 4.6. Моторный отсек с дизельным двигателем 320 CDI: 1 – расширительный бачок; 2 – воздушный фильтр; 3 – канал подачи воздуха турбокомпрессора; 4 – охлаждаемый бокс для электронных регуляторов и релейных блоков; 5 – крышка маслоналивной горловины; 6 – решетка воздухозаборника вентиляции салона; 7 – крышка двигателя; 8 – крышка впускного коллектора; 9 – бачок для тормозной жидкости с основным тормозным цилиндром и усилителем тормозов; 10 – маслоизмерительный щуп; 11 – звуковой сигнал; 12 – защитная решетка радиатора; 13 – шланг радиатора; 14 – крышка бензинового фильтра; 15 – бачок омывателя (спереди — для фар, сзади — для стеклоочистителя ветрового стекла); 16 – блок управления тормозной системой; 17 – запасная емкость гидравлического масла с серворегулятором; 18 – блок предохранителей и реле

С августа 1999 г. на автомобили Mercedes начали устанавливать двигатель 320 CDI (рис. 4.6) с системой Common Rail, заменивший Е 300 D.

Все двигатели CDI выполняются по модульной системе, они имеют одинаковое расстояние между цилиндрами (97 мм) и одинаковые диаметры и рабочий ход (88 х 88,34 мм). При этом двигатели CDI получили новую головку цилиндров с четырьмя клапанами, центральнорасположенными форсунками и алюминиевой конструкцией.

Рис. 4.7. Распределение топлива в камере сгорания

Рис. 4.8. Многоклапанная система

Рис. 4.9. Поршень с шатуном: 1 – поршень с тремя поршневыми кольцами; 2 – шатун; 3 – крышка опорного подшипника

Рис. 4.10. Двухмассовый маховик: 1 – коленчатый вал; 2 – передняя часть маховика; 3 – гаситель крутильных колебаний; 4 – задняя часть маховика

Рис. 4.11. Продольный разрез 4-цилиндрового дизельного двигателя с форкамерным впрыском (ОМ 604): 1 – вентилятор с вискомуфтой; 2 – масляный щуп; 3 – цепь привода распределительных валов; 4 – маслоналивная горловина; 5 – впускной коллектор; 6 – патрубок от корпуса управляющего клапана; 7 – масляный фильтр; 8 – стартер; 9 – двухмассовый маховик; 10 – шатун с поршнем; 11 – коленчатый вал; 12 – приемная воронка масляного насоса; 13 – масляный насос; 14 – цепь привода масляного насоса

Рис. 4.12. Поперечный разрез 4–цилиндрового дизельного двигателя с форкамерным впрыском (ОМ 604): 1 – приемная магистраль впускной системы; 2 – впускной коллектор; 3 – свечи накаливания; 4 – шестерня привода ТНВД; 5 – шатунные валы коленчатого вала; 6 – шестерня привода масляного насоса; 7 – датчик уровня масла; 8 – термостат системы охлаждения; 9 – выпускной патрубок; 10 – канал рециркуляции отработавших газов;11 – клапан рециркуляции отработавших газов; 12 – корпус управляющего клапана

Рис. 4.13. Пятицилиндровый дизельный двигатель CDI (ОМ 612)

Рис. 4.14. Шестицилиндровый дизельный двигатель CDI (ОМ 613)

Рис. 4.15. Совместная работа распределительного вала и клапанов: 1 – крышка головки цилиндров; 2 – кожух головки цилиндров; 3 – распределительный вал выпускных клапанов; 4 – толкатели с гидравлической регулировкой зазора; 5 – форсунка впрыска; 6 – выпускной клапан; 7 – форкамера с впускным каналом к камере сгорания; 8 – впускной канал; 9 – форсунка; 10 – распределительный вал впускных клапанов

Рис. 4.16. Положения поршня: 1 – верхняя мертвая точка; 2 – рабочий ход; 3 – нижняя мертвая точка; 4 – камера сгорания; 5 – головка блока цилиндров

ТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

Многоклапанная система

Четырехклапанная головка цилиндра. Мощность мотора зависит не только от объема цилиндров и числа оборотов, но и от скорости поступления топливовоздушной смеси в камеру сгорания и скорости выпуска отработавших газов. Поэтому по сравнению с 2-клапанной системой 4-клапанная способствует более интенсивному наполнению камеры сгорания (рис. 4.7). Кроме того, четыре клапана меньшего диаметра имеют намного большую площадь открытия, чем два — большего диаметра (рис. 4.8). Сгорание топлива в двигателях с 4-клапанной системой происходит «мягче», чем в двигателях с 2-клапанной, так как меньше инерция клапанов. Это способствует понижению уровня шума при работе.

Детали двигателя

Блок цилиндров. В этом самом большом и тяжелом узле располагается кривошипно-шатунный механизм. Блок цилиндров изготовлен из серого чугуна. Внутри блока находятся каналы для водяного охлаждения. Снизу блока — подушки для опорных подшипников коленчатого вала. Блоки для новых 5- и 6-цилиндровых двигателей CDI выполняются из серого чугуна. Из-за увеличенных механических нагрузок (прямой впрыск) блоки имеют дополнительные ребра жесткости и более толстые стенки.

Головка блока цилиндров. Закрывает блок сверху. Изготовлена из легкого сплава. По сравнению с головкой из серого чугуна здесь выше вероятность перекоса из-за недостаточного охлаждения, неправильного монтажа или демонтажа неостывшего двигателя, но она легче по весу и у нее выше теплоотдача в систему охлаждения. В головке блока имеются каналы для охлаждения, смазки, впускной системы и выпускной системы. Также в ней смонтированы посадочные места для свечей накаливания, форсунок, клапанов и толкателей. Распределительные валы располагаются сверху головки цилиндров. Патрубки монтируются снаружи на головке цилиндров. Слева расположены различные датчики, переключатели и клапаны. Седла клапанов изготавливаются из твердого металла. Головка цилиндров из алюминия для двигателей моделей CDI отличается кроме прочего наличием двух спиральных впускных каналов. Один из них служит для завихрения, другой — для наполнения. Оба канала соответствуют симметрично выполненным камерам сгорания и служат для сильного завихрения воздуха перед цилиндрами, которое помогает создать оптимальную смесь топлива с нагнетаемым воздухом. Для равномерного распределения топлива внутри камер сгорания служат форсунки новой конструкции, расположенные в середине цилиндров.

Цилиндры. Цилиндры встроены в блок и вместе с камерами сгорания головки цилиндров образуют объем цилиндров. Внутренние стенки цилиндров хонингуются так называемым методом сетчатой шлифовки. Диаметры цилиндров выполняются на 0,02 мм больше, чем соответствующие поршни. При капитальном ремонте двигателя цилиндры можно шлифовать дополнительно до 3 раз, обеспечивая соответствующий ремонтный размер.

Поршни. Они принимают на себя давление сгорающей смеси и через шатун передают усилие на коленчатый вал. Изготавливаются из легкого металла. В верхней трети поршня расположены поршневые кольца. Два верхних кольца (компрессионные) препятствуют проникновению газов при работе в картер двигателя. Нижнее (маслосъемное) кольцо снимает масло со стенок цилиндра.

Шатуны. Соединяют поршни с коленчатым валом (рис. 4.9). Головка шатуна с бронзовым вкладышем соединяется при помощи свободно посаженного пальца с поршнем. Основание шатуна закрепляется с помощью крышки опорного подшипника на коленчатом валу.

Коленчатый вал. Преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное. Во избежание вибрации при работе колена вала имеют противовесы. Для предотвращения неконтролируемых колебаний или прогиба при работе опорные шейки вала крепятся подшипниками на блоке двигателя. Сзади (по направлению движения) на торце коленчатого вала установлено опорное кольцо с зубчатым венцом для устранения осевого биения вала. На переднем конце коленчатого вала смонтированы шестерни для привода распределительного вала и масляного насоса, а также шкив для ремня привода вспомогательных агрегатов.

ТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

Детали двигателя

Двухмассовый маховик. В автомобилях с механической коробкой передач установлен двухмассовый маховик (рис. 4.10). Он сглаживает крутильные колебания коленчатого вала, возникающие при работе двигателя. Передняя часть маховика плотно прикручена болтами к коленчатому валу 1. На ней установлен гаситель крутильных колебаний 3, состоящий из системы пружин и демпферов. Задняя часть маховика укреплена на гасителе крутильных колебаний и не имеет жесткого соединения с передней частью и коленчатым валом.

Внешний вид, разрезы и детали двигателей показаны на рис. 4.11,рис. 4.12,рис. 4.13,рис. 4.14.

Клапаны. Через них осуществляется впрыск горючей смеси и выпуск отработавших газов.

Распределительный вал. При четырех клапанах на цилиндр оба распределительных вала установлены в специальном корпусе.

Распределительный вал служит для привода клапанов в определенном порядке. Момент закрытия и открытия задается установкой коленчатого вала в определенное положение (рис. 4.15).

Привод распределительных валов осуществляется цепью от коленчатого вала. Оба распределительных вала имеют шестеренчатое зацепление друг с другом. Шестерня на распределительном валу имеет в два раза больше зубцов, чем шестерня на коленчатом валу. Соответственно числу цилиндров распределительные валы имеют разную длину. Для экономии веса валы полые.

ТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

Основные понятия о работе двигателей

Четырехтактный принцип работы.

Впуск (1-й такт): поршень идет вниз к нижней мертвой точке; открывается впускной клапан, нагнетаемый воздух подается в цилиндр.

Сжатие (2-й такт): поршень идет от нижней мертвой точки к верхней; впускной клапан закрыт; под давлением поршня воздух сжимается.

Сгорание (3-й такт): от температуры сжатия топливо воспламеняется, топливная смесь при сгорании толкает поршень к нижней мертвой точке, и шатун проворачивает коленчатый вал.

Выпуск (4-й такт): поршень идет опять наверх, выпускной клапан открыт, и отработавшие газы уходят в систему выпуска.

Рабочий объем цилиндра. Объем цилиндра, при котором поршень проходит от нижней мертвой точки до верхней, называется рабочим объемом. По достижении поршнем верхней мертвой точки остается еще небольшое пространство камеры сгорания. Камера сгорания и рабочий объем показаны на рис. 4.16.

Степень сжатия. Это характеристика соотношения между рабочим объемом цилиндра и объемом камеры сгорания. Она показывает, во сколько раз уплотняется горючая смесь перед воспламенением.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Ремонт узлов и деталей на двигателях требует высокой квалификации и специального инструмента. Все работы необходимо проводить исключительно на специализированных СТОА.