Какой прибор для впрыска топлива позднее был заменен на более совершенный инжектор, 10 букв
Ответ на вопрос в сканворде (кроссворде) «Какой прибор для впрыска топлива позднее был заменен на более совершенный инжектор», 10 букв (первая — к, последняя — р):
к а р б ю р а т о р
Другие определения (вопросы) к слову «карбюратор» (22)
- узел системы питания двигателя внутреннего сгорания системы Отто, предназначенный для подготовки горючей смеси оптимального состава путём смешивания жидкого топлива с воздухом и регулирования количества её подачи в камеры сгорания двигателя ◆ Пропорции жидкостей не сходились, подержанный агрегат барахлил, и Николай Тарасович, посылая проклятья изобретателю двухтактного двигателя, снова разбирал мотор, отлаживал магнето, чистил карбюратор , опорожнял бак и заливал новую смесь ― и так, пока «Тайга» не начала кудахтать с первого рывка заводного троса. М. Ю. Елизаров, «Библиотекарь», 2007 г.
Значение слова
КАРБЮРА́ТОР, -а, мужской род
Прибор (в двигателях внутреннего сгорания), в котором происходит карбюрация.
Карбюра́тор (французское Carburateur ) — узел системы питания ДВС, предназначенный для приготовления горючей смеси наилучшего состава путём смешения (карбюрации, фр. carburation ) жидкого топлива с воздухом и регулирования количества её подачи в цилиндры двигателя. Имеет широчайшее применение на различных двигателях, обеспечивающих работу самых разнообразных устройств. На массовых автомобилях с 80-х годов XX века карбюраторные системы подачи топлива вытесняются инжекторными.
История электронного впрыска. Как он спасает наше здоровье, и почему его скоро запретят?
Для начала перенесемся не так уж далеко в прошлое, в первую половину 2006 года. Именно тогда на АвтоВАЗе было прекращено производство карбюраторных автомобилей LADA 2105 и LADA 2107 — в связи со вступлением в действие экологических норм стандарта Евро-2, выполнить требование которых с карбюратором было невозможно.
В Европе, к слову, к тому моменту уже действовал стандарт Евро-4, предусматривающий еще более жесткие требования к количеству вредных выбросов. Евро-2 действовал с 1995 года, но даже тогда карбюраторные автомобили для западноевропейских производителей уже были уходящей породой. Ведь фактический запрет на продажи в Европе автомобилей с карбюраторами вступил в силу еще в 1992 году, при введении норм Евро-1.
Забота об экологии и здоровье граждан и стала в конечном итоге основной причиной интенсивного развития систем впрыска в бензиновых двигателях во второй половине двадцатого века. Но началось все гораздо раньше, чем элегантное и в большинстве случаев чисто механическое устройство — карбюратор — предсказуемо исчерпало свой ресурс в приготовлении оптимальной с точки зрения чистоты выхлопа воздушно-топливной смеси.
Несмотря на то, что системы впрыска получили широкое распространение лишь несколько десятков лет назад, сама идея и ранние конструкции — родом из 19 века. Более того, даже якобы "новомодный" прямой (непосредственный) впрыск скоро отметит свой столетний юбилей! Конечно же, в те годы о количестве вредных выбросов никто не задумывался — речь шла о поиске наиболее эффективной конструкции для промышленных двигателей, работавших в то время преимущественно на тяжелых нефтяных фракциях.
Автором одной из первых конструкций впрыска был британский инженер Герберт Акройд Стюарт. В 1885 году, случайно опрокинув емкость с керосином в горшок с расплавленным оловом, он обнаружил, что керосин не воспламенился, в отличие от его паров. Построенный в 1891 году (на три года раньше, чем похожий мотор представил Рудольф Дизель) нефтяной двигатель Акройда был первой конструкцией калоризаторного двигателя. Отличием такого типа ДВС, позже известного как полудизель, было воспламенение топлива в специальной калильной головке — калоризаторе.
Трактор с нефтяным двигателем Акройда, 1893 год. Фото: Wikipedia
Для запуска двигателя требовалось разогреть калоризатор паяльной лампой или древесным углем до температуры в 300-350 градусов Цельсия, после чего в его камеру через форсунку впрыскивалось топливо, которое испарялось, а не сгорало (т.к. в камере было недостаточно кислорода), и воспламенялось лишь при подходе поршня к ВМТ. Двигатели Hornsby-Akroyd (первая фамилия — отсылка к выпускавшей мотор мануфактуре Richard Hornsby and Sons) использовались в судостроении и сельском хозяйстве.
Это были преимущественно одноцилиндровые двухтактные конструкции с невысокой степенью сжатия, от 3:1 до 9:1, в то время как у типичных дизельных двигателей степень сжатия составляла от 15:1 до 23:1. То есть по конструкции мотор Акройда все-таки не не был дизелем, так как для воспламенения топлива он использовал внешний источник тепла, а не сжатие — для этого степень сжатия была слишком мала.
Первый впрысковый двигатель с воспламенением не от сжатия был сконструирован на заре нового, XX века — в 1902 году, и запущен в серию спустя четыре года. Само по себе это было бы не особенно громким достижением, ведь индустрия двигателей развивалась стремительно, новые узлы и конструкции патентовались едва ли не каждый месяц. Например, в двигателях Дизеля уже во всю применялись дисковые распылители для топлива. Британская компания Thornycroft еще в 1903 экспериментировала с созданием топливной форсунки, работающей от горячего пара. Но все таки новый двигатель отличался от себе подобных; это был первый в мире восьмицилиндровый мотор. Созданный, нет, не в США, и совсем не для автомобилей.
Двигатель V8 Левавассера. Фото: Museo scienza e tecnologia Milano
Инициатором создания конструкции стал авиатор и изобретатель Леон Левавассер, предложивший промышленнику по имени Жюль Гастамбид проспонсировать разработку и выпуск нового, мощного двигателя для авиации. Названная в честь дочери Гастамбида Антуанетты компания, вице-президентом которой стал легендарный пионер авиации Луи Блерио, выпустила одноименный Antoinette 8V.
Первый в мире мотор V8, работающий на бензине, с искровым зажиганием и системой впрыска топлива во впускной коллектор. При сухом весе всего в 95 кг, 8-литровый V8 выдавал 50 лошадиных сил при 1100 об/мин. Именно такие двигатели применялись на рекордных самолетах того времени — 14 Bis Альберто Сантоса Дюмонта, Antoinette VII, Dufaux 4 и так далее. Позже под маркой Antoinette выпускались двигатели с количеством цилиндров до 32 штук!
Antoinette VII в полете. Фото: La Vie au grand air
С небес на землю технология впрыска в очередной раз спустилась в двадцатых годах; Шведский инженер Йонас Хессельман ранее был главным конструктором компании AB Diesel Engines (ныне известной как Atlas Copco), считаясь одним из ведущих мировых специалистов по модернизации дизелей.
В 1916 году карьера Хессельмана свернула в свое русло — он открыл фабрику, и в 1925 году представил миру двигатель собственной конструкции, своего рода гибрид конструкций Отто и Дизеля.
Двигатель Hesselman 1934 года. Фото: Herranderssvensson, Wikipedia
Примечательно, что еще примерно в те годы компания ставшая Hesselman Elhydraulik выпускала компоненты для электромобилей, а позже после смены владельцев была переименована в Haldex AB. Но вернемся к двигателю Хессельмана. Его конструкция для данного материала весьма примечательна. Это был первый в истории работающий на бензине двигатель с прямым (непосредственным) впрыском топлива, интересная комбинация "бензинки" и дизеля.
Основная идея конструктора была в возможности стабильной работы двигателя на дешевом топливе — мазуте, керосине, слабоочищенном дизтопливе.
Запускался и прогревался двигатель на бензине. Топливо впрыскивалось прямо в цилиндр форсункой с аспирационным клапаном при помощи топливного насоса высокого давления.
После прогрева подача переключалась на рабочее дешевое топливо. Перед остановкой требовалось дать мотору поработать на бензине, чтобы очистить систему перед следующим пуском.
Моторы Хессельмана успешно устанавливали на грузовики и автобусы до конца сороковых. По сравнению с чисто бензиновыми моторами с такой же отдачей, они были более экономичны. Вместе с тем, были и недостатки — проблема в прогреве до нужной рабочей температуры, особенно в холодную погоду. Неполное сгорание топлива вело к загрязнению форсунок. Чадили такие моторы тоже знатно.
Двигатель Хессельмана под капотом грузовика Scania-Vabis. Источник: Skoda Motorsport
Технологии форсунок параллельно развивались по разным направлениям — можно отметить примечательную разработку Джеймса МакКични из британской компании Vickers, запатентовавшего работающую без воздуха систему топливного впрыска. На подпружиненный плунжер насосом подавалось топливо, оно поднималось кулачком. Срабатывание кулачка обеспечивало впрыск топлива в цилиндр
двигателя, когда пружина переводила плунжер в нижнее положение.
Это было в 1910 году, а уже в 1913 году Vickers представила систему впрыска для дизелей, ставшую стандартом, что называется, на века — Common Rail. Правда, тогда носителями дизельных двигателей с аккумуляторным впрыском (из общей топливной магистрали, служащей аккумулятором, под высоким давлением) стали субмарины класса G флота ее Королевского величия.
Подводная лодка HMS G9, 1917 год. Фото: Adrian Harvey
Впрочем, автомобильные системы Common Rail появятся лишь в шестидесятых — спасибо швейцарскому инженеру Роберту Хуберту, признанному специалисту по свободно-поршневым ДВС (без кривошипно-шатунного механизма). В таких моторах ход поршня от НМТ до ВМТ осуществляется под давлением сжатого воздуха, пружины или веса поршня.
Автомобильная индустрия делала ставку на дизели. Одним из лидеров стала немецкая компания Robert Bosch, начавшая в декабре 1922 года подготовку к массовому производству топливных насосов высокого давления.
Первый дизельный насос марки. 1927 год. Фото Bosch.
Ход сработал, последовала стандартизация топливной аппаратуры. В 1927 году ТНВД и форсунки Bosch поступили в широкую продажу.
Дизельная топливная аппаратура в 1927 году
Период Второй Мировой стал эрой стремительного развития технологий, и впрыск оказался тут на одной из главных ролей. Возможность преобладать над противником на суше, море и в небе стоила любых затраченных ресурсов. И впереди оказались немецкие инженеры.
Двенадцатицилиндровые двигатели Daimler-Benz DB 601 с непосредственным впрыском стояли на таких самолетах, как Heinkel He 100, Henschel Hs 130A-0, Messerschmitt Bf 109, Messerschmitt Bf 110, Messerschmitt Me 210.
Двигатель Daimler-Benz DB 601 на Me-109. Фото: Wikimedia
Ме-109 стал самым массовым в истории истребителем (почти 35 000 штук). Мощность двигателя DB 601 на “сто-девятом” составляла от 1000 до 1300 л.c., его наследник с индексом 605 получил цилиндры увеличенного диаметра и отдачу от 1475 до 2000 и более л.с. взлетной мощности. 601 мотор также выпускали по лицензии в Японии — для Aichi M6A Seiran, Yokosuka D4Y Suisei, Kawasaki Ha-40 и Ki-61. В битве в небе британские Supermarine Spitfire и Hawker Hurricane с карбюраторными моторами Rolls-Royce Merlin при отрицательных G испытывали проблемы с подачей топлива, уступая в этом Me-109.
Focke-Wulf Fw 190s и Junkers Ju 88 также оснащались двигателями с прямым впрыском — 14-цилиндровыми BMW 801. Американский 18-цилиндровый Wright R-3350 Duplex-Cyclone с отдачей в 2200 л.с. также был быстро переведен с карбюраторов на прямой впрыск.
Замена двигателя 3350 на тяжелом американском бомбардировщике Boeing B-29, также известном как Суперкрепость. Фото: USAF
Видео: Запуск мотора Wright R-3350 в наши дни.
Глубоко модернизированный АШ-82 (изначально М-82), производство которого было начато в мае 1941 года, не был копией R-3350, но имел много общего, и также был карбюраторным. Мотор ставили на бомбардировщики Ту-2, Су-2, Су-4, Пе-8, истребители Ла-5, Ла-7, Ла-9, Ла-11.
Истребители Ла-5ФН. Фото: Wikipedia
Версия с непосредственным впрыском М-82ФН сделала Ла-5ФН настоящей грозой для немецкой авиации, в частности, и нового “Фокке-Вульф” FW-190A, но произошло это только летом 1943 года. После войны проверенный и доработанный двигатель нашел место на Ил-12, Ил-14 и даже вертолётах Ми-4.
Как выглядит АШ-82 с разбитого военного самолета на севере Якутии, можно посмотреть тут
После такого взлета военного авиастроения, технологии впрыска стали активно применяться и в автомобильной индустрии. Ранние опыты проводили в Германии — Bosch совместно с Mercedes-Benz. В гонке Mille Miglia 1940 года принял участие спорткар Alfa Romeo 6С с 2.5 литровым двигателем с шестью электронно-управляемыми инжекторами Caproni-Fuscaldo. Но серьезного массового применения впрыск долгое время не получал. В 1951 году был представлен Borgward Goliath GP700 — небольшой, но революционный по конструкции двухдверный автомобиль в кузове купе.
GP700 Sport Coupe с инжектором. Фото: Skoda Motorsport
Понтонный кузов, поперечно расположенный карбюраторный двухтактный рядный двухцилиндровый мотор 688 куб.см и 25 л.с, агрегатированный с четырехступенчатой МКП, передний привод. Последовали исполнения в виде кабриолета, универсала и фургона. “Спортивная” версия GP700 Sport Coupe получила 845-кубовый двигатель, выдающий 32 л.с. — в том числе, в силу применения системы механического впрыска разработки Bosch. Точно такая же, кстати, стояла под капотом основного конкурента “голиафа” — Gutbrod Superior 600.
В 1954 году прямой впрыск наконец шагнул в автоспорт, в Гран При Формулы-1. Знаменитые “Серебряные стрелы”, Mercedes-Benz W196, оснащались рядным восьмицилиндровым двигателем объемом 2.5 л, выдающими 278 л.с. благодаря механической системе непосредственного впрыска топлива Bosch — во многом схожей с предыдущей системой на Daimler-Benz DB 601. Автомобили под управлением Хуана Мануэля Фанхио и Стирлинга Мосса выиграли 9 из 12 гонок чемпионатов мира 1954-1955 годов.
Mercedes 300 SLR на фирменном трейлере. Фото: Mercedes-Benz
Созданная на базе W196 двухместная модель Mercedes-Benz 300 SLR имела под капотом трехлитровую восьмерку на 300 л.с. — при сухом весе в 880 кг.
Похожий гражданский 300SL 1954 года по прозвищу “Крыло чайки” стал превым в мире серийным спорткаром с системой прямого впрыска топлива.
Шасси Mercedes-Benz 300 SLR без кузова. Фото: Mercedes-Benz
Увы, участие 300 SLR в гонках было омрачено трагедией. Произошло это на Ле Мане 1955 года. В результате масштабного столкновения автомобиль заводского пилота Mercedes Пьера Левега от удара на скорости 240 километров в час вылетел с трассы прямо в толпу зрителей и вспыхнул. От травм и пожара погибло 84 человека, ранения получило несколько сотен. В аварии сначала обвинили пилота Jaguar, лидера гонки Майка Хоторна, с резкого торможения которого все началось — едущие сзади гонщики просто не успели среагировать. Только на Jaguar стояли дисковые тормоза, дающие преимущество в торможении. Позже событие признали все-таки гоночным инцидентом.
После последней значимой гонки сезона, в ходе которого случилось это ужасное происшествие, победившая в Кубке конструкторов компания Mercedes-Benz объявила об уходе из автоспорта. Вернулась в него марка лишь в восьмидесятых годах, а вот системы впрыска продолжали развиваться.
В 1956 году британская компания Lucas (поставщик систем впрыска для авиадвигателей, в частности, Rolls-Royce Merlin) представила свою систему впрыска на гоночном Jaguar D-Type — победителе Ле Мана. Модифицированные системы Lucas до середины семидесятых применялись на автомобилях Ф1 команд Cooper, BRM, Lotus, Matra, Brabham и Tyrell, и гражданских Jaguar, Aston Martin, Triumph и Maserati.
В 1957 года собственную механическую систему впрыска представило подразделение Rochester Products Division корпорации General Motors.
Система Rochester Ramjet под капотом Chevrolet 210 1957 года. Фото: Wikipedia
Система Rochester Ramjet была предложена для новых моторов small block объемом 4.3 л, впервые ее установили на Corvette — и тот впервые для марки показал 1 л.с. с кубического дюйма (283 л.с. и 283 куб. дюйма).
Брошюра Corvette 1957 года. Фото: GM Heritage
Шестеренчатый бензонасос, вакуумная система регулирования подачи топлива с индивидуальными форсунками над впускными клапанами (многоточечный впрыск). Хотя выпускали систему до 1965 года, особой популярности она не заслужила. В том числе — по причине нестабильного холодного пуска.
Двигатель V8 на Corvette 1957 года. Скан брошюры к авто. Фото: GM Heritage 
Схема работы системы RamJet. Фото: GM Heritage
Тогда же, в 1957, на 288-сильном масл-каре Rambler Rebel производства American Motors Corporation (AMC) был представлен центральный (одноточечный) впрыск с электронным управлением — Bendix Electrojector.
AMC Rambler Rebel 1957 года. Фото: Hemmings 
Двигатель Rambler Rebel. Фото: Hemmings
В 1958 году систему от Bendix предложили в качестве опции для Chrysler 300D, DeSoto Adventurer, Dodge D-500 и Plymouth Fury.
Работающая на транзисторах и бумажных конденсаторах система действительно умела регулировать длительность впрыска в зависимости от температуры и режима работы двигателя, управляясь сигналом с распределителя зажигания и давлением, но была откровенно капризной. В результате почти все проданные экземпляры позже были переоборудованы на два четырехкамерных карбюратора — за счет Chrysler.
Вовлеченная в серьезные проекты в авиа-космической отрасли и атомной промышленности, корпорация Bendix позже решила не доводить систему до ума, а в 1965 году продать всю документацию немцам — компании Bosch.
Там еще в пятидесятых упорно работали над массовыми системами впрыска. Уже 1958 году на Mercedes-Benz 220 SE была представлена система непрямого механического впрыска Bosch, дозирующая топливо на основании оборотов, температуры двигателя и атмосферного давления. Система обеспечивала на 18% больше мощности при экономии топлива в 8% сравнительно с двумя карбюраторами Solex. Надежная конструкция прижилась как на рядных шестерках, так и на гигантских M-100 6.3 V8.
К 1959 году инженер Bosch, доктор Хайнрик Кнапп, разработал проект системы электронного впрыска. Прототип испытывали на корпоративном седане Mercedes-Benz 300. На время прохождения сервисных операций на заводской станции, электронику и инжекторы заменяли обратно на карбюраторы, чтобы в Mercedes ни о чем не догадались.
Грандиозным импульсом к развитию системы послужил принятый в США закон о Чистом воздухе 1963 года — один из первых в истории законов о защите окружающей среды. Позже в него были внесены поправки, четко определившие дальнейший вектор развития автомобильной индустрии — на снижение количества вредных выбросов. Согласно американскому законодательству 1968 года, популярный VW“Жук” Type 1, в США известный как Beetle, еще “пролезал” по стандартам, а вот его старший брат Typ 3 с 1500-кубовой четверкой и таким же карбюратором — уже нет.
Неслучайно, что прототипы новых электронных систем Bosch тестировали не только на Mercedes-Benz 220 SE, но и на VW 1500. Руководил проектом инженер Герман Шолл. По его воспоминаниям, в 1964 году идея электронного впрыска была принята в VW настороженно, но система была нужна немцам, как воздух — прежде всего, для конкуренции на растущем семимильными шагами рынке США. Приобретенные в 1965 году патенты Bendix ускорили работу над проектом.
На Франкфуртском автосалоне 1967 года была представлена система электронного центрального впрыска Bosch Jetronic (позже D-Jetronic).
Компоненты системы D-Jetronic 1967 года. Фото: Bosch 
Мозг системы Jetronic. Фото: Bosch
Использующая уровень разряжения во впускном коллекторе, электронасос низкого давления и электромагнитные форсунки, общие дроссельную заслонку и форсунку ХХ, система с аналоговым электронным управлением была вполне работоспособна. Хотя и увеличивала цену Typ 3 с 6000 до 6600 немецких марок.
VW Type3 LT1600 был популярным по обе стороны океана. Фото: Volkswagen
Покупателей новинки было немного, но автопроизводители отреагировали решительно — к 1969 году системы Jetronic применялись не только на VW, но и на топ-моделях BMW, Citroen, Jaguar, Lancia, Mercedes-Benz, Opel, Renault, Saab и Volvo.
Фото рабочего процесса тестирования системы электронного впрыска. 1972 год. Фото Bosch.
Покупатели все еще сомневались в электронном впрыске, поэтому в 1973 году вместе с усовершенствованной системой распределенного (многоточечного) впрыска L-Jetronic с ДМРВ дебютировала аналогичная механическая K-Jetronic (на Porsche 911 2.4 для рынка США).
Устройство системы KE-Jetronic. Фото: Bosch
Видео работы системы K-Jetronic:
Система была сложная — ее работа зависела от измерения объема воздуха, проходящего через тарированный рестриктор, но клиенты поначалу доверяли ей больше, чем электронной. Примененный в L-Jetronic датчик массового расхода воздуха на основе накаливающейся нити помогал дозировать подачу топлива максимально точно, добиваясь отличных показателей мощности и “экологии”. Обратная связь по лямбда-зонду была в системе необязательной функцией, но без нее нельзя было соответствовать дальнейшему ужесточению экологических норм.
Сборка систем KE-Jetronic на фабрике в Бамберге, 1984 год. Фото: Bosch
Вариации систем Bosch Jetronic также выпускались под другими известными марками — Lucas (системы Lucas-Bosch), SPICA (применялся механический насос Bosch) и Kugelfischer (компания куплена немцами в 1979 году). Свои системы впрыска были у GM и ряда других марок. По современным меркам они были весьма примитивны, но тогда это было действительно круто. Например, разработанная Toshiba для Ford в 1974 году система EEC имела 512-битную оперативную память, 2 кб ПЗУ и 2 кб EPROM. Система второго поколения управляла… нет, еще не инжектором, а карбюратором Ford 7200 Variable Venturi. Инжекторная модель появилась лишь на процессоре FBC от Motorola (модуль EEC-III) в 1980 году. Зажиганием управлял тот же микропроцессорный блок управления, что и впрыском. Японские производители использовали продукцию Bosch (например, Toyota, Nissan, Subaru, Mitsubishi, Isuzu) или свои разработки — как Honda, с системой PGM-FI. На недорогих автомобилях стал массово применяться дешевый вариант технологии — моновпрыск.
Еще в 1979 году доминирующие на рынке системы Bosch Jetronic были включены в цифровые системы Motronic, объединяющие синхронное управление впрыском (Jetronic) и зажиганием на основании множества параметров.
Компоненты системы L-Jetronic. Фото: Bosch 
Тестирование форсунок, 1980 год. Фото: Bosch 
Компоненты системы Motronic 1986 года. Фото: Bosch
Эволюция от M-Motronic через ME-Motronic с электронным дросселем, до современных модификаций MED-Motronic с прямым впрыском топлива заняла несколько десятков лет, на протяжении которых системы электронного впрыска стали стандартом для автопроизводителей (уже в 80-х годах).
/> Эволюция блоков управления двигателем с 1979 по 1987 годы. Фото: Bosch
Работающие непрерывно системы впрыска ушли в тьму веков, освободив дорогу импульсным, с более точным дозированием подачи топлива. Все чаще и чаще используется непосредственный впрыск, де-факто ставший стандартом в Европе.
К прямому впрыску производители вернулись в начале двухтысячных. Современные системы управления впрыском надежны, делают ровно то, что от них требуют конструкторы, умеют делать несколько впрысков за один рабочий такт двигателя, в точности соблюдая нужный состав смеси для работы двигателя на заданных режимах (среди которых особое значение получила работа на обедненных смесях). Системы обеспечивают максимально эффективное сгорание с послойным образованием обедненной смеси, равно как и компрессионное воспламенение гомогенной смеси. Даже форма облачка смеси теперь заранее задается на компьютере и всецело зависит от режима работы двигателя.
Развитие технологий электронно-управляемого впрыска с одновременным совершенствованием систем снижения токсичности ОГ привело к тому, что автомобили с двигателями внутреннего сгорания теперь выбрасывают в атмосферу гораздо меньше вредных частиц, чем когда-либо прежде.
Вместе с тем, в случае окончательной победы электромобильного лобби всех усилий конструкторов моторов и систем впрыска может оказаться недостаточно — новые, еще более жесткие экологические стандарты могут оказаться заградительными для любых автомобилей с ДВС.
Производители топливных систем тоже не стоят на месте, и уже давно нашли себе новые ниши для развития. В той же Bosch предлагают сохранить ДВС, с переходом на синтетическое топливо. Компания и ее конкуренты инвестируют миллиарды в электромобильный бизнес, стремительно наращивая и альтернативное направление водородной энергетики. Но про водородные силовые установки поговорим в другой истории.
***
Уважаемые читатели, надеюсь, этот материал был вам интересен. Если так — буду рад вашим репостам и дополнениям! Делитесь своим опытом и интересными фактами по системам впрыска топлива!
В начале 80-х впервые начали применять инжектор в системе впрыска. Какие бывают «впрыски» и чем они отличаются
После ухода со сцены карбюраторов их место занял впрыск (инжектор). Все начиналось довольно неплохо и просто. Первые системы впрыска были надежны, просты, но, к сожалению и их пришлось изменять и модернизировать. Все дело в экологии и экономии, где забота об окружающей среде стала на первое место.
Классификация инжекторов выглядит так:
Одноточечный впрыск, Моновпрыск, Моноинжектор. Это было очень надежно, а в случае засорения форсунки, лечилось легко и просто. Кстати, в те годы машины с моновпрыском страдали у нас из-за ужасного качества бензина. Ведь топливный рынок еще не был готов к впрыску, поэтому было мнение, что инжектор не надежен. Но дело не в конструкции, здесь как раз было все отлично. Применялась только лишь одна форсунка на все цилиндры, которая находилась на впускном коллекторе вместо карбюратора. Моноинжекторы в настоящее время не применяются из-за экологических требований. Уже со стандарта Евро-3 (1999 год) требовалось устанавливать только лишь индивидуальные форсунки для каждого из цилиндров. Но, тем не менее, моновпрыски были надежны конструктивно, прежде всего из-за того, что форсунка находилась в удачном месте — в потоке холодного воздуха.
Многоточечный или распределённый впрыск. Это и сейчас применяется при производстве атмосферных двигателей довольно старой конструкции. В VAG-ах обозначается как MPI. Здесь каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе около впускного клапана.
Форсунки распределённого впрыска
Но и здесь нашлось место для модернизации. У MPI нашлись разновидности:
Одновременный — самый простой. Здесь все форсунки открываются одновременно.
Попарно-параллельный — форсунки открываются парами. Одна форсунка открывается перед тактом впуска, а вторая перед тактом выпуска.
Фазированный впрыск — каждая форсунка управляется отдельно и открывается непосредственно перед тактом впуска. Очень часто применяется во многих автомобилях.
Непосредственный (прямой) впрыск. Это третий тип инжектора. Здесь впрыск топлива происходит прямо в камеру сгорания. У автомобилей VAG это обозначается как FSI. На сегодняшний день прямой впрыск применяется практически на каждом новом автомобиле и вероятно эта технология не будет заменена чем-то новым ближайшие несколько лет.
Прямой впрыск имеет очевидные плюсы по сравнению с многоточечным. Он добавляет мощность, уменьшает выбросы и является основной причиной благодаря чему сейчас так популярны двигатели с маленькими объемами и турбинами. Не было бы прямого впрыска, вряд ли бы с трехцилиндрового мотора, объемом 0,9 литра можно было бы снимать больше 100 лошадей. Распыление топлива непосредственно в камеру означает, что оно намного точнее дозируется. Топливо распыляется очень мелко, и оно находится там как раз в нужное время. Топливо остается там в виде пара, поэтому степень сжатия двигателей с непосредственным впрыском обычно выше. Большее сжатие означает большую мощность и большую эффективность.
Какой прибор для впрыска топлива позднее был заменен на более совершенный инжектор
История возникновения и эволюция систем впрыска.
Механическая система впрыска легкого топлива впервые была разработана в 1912 г. в Европе фирмой Bosch (Германия). Первоначально за ее основу была принята конструкция шестереночного масляного насоса. Система впрыска обеспечивает подачу топлива непосредственно в цилиндры двигателя. Подобной системой оснащали двигатели фирмы Dejmler-Benz с впрыскиванием бензина, выполненные на основе дизельной аппаратуры. Механические системы подачи топлива из-за высокой их цены не получили на массовых автомобилях широкого распространения.
Первые системы впрыска топлива с электрическим управлением были созданы в 1939 г. в Италии фирмой Mono Guzzi, но они остались только технической новинкой.
В широких масштабах электронные системы впрыска топлива были реализованы в 1940 г. на авиационных двигателях. Затем они использовались на гоночных автомобилях. Применение электронных систем в автомобилестроении в этот период носило поисковый характер. В послевоенное время наступил новый этап их развития. Первая серийная система впрыска топлива с электронным управлением непосредственно в цилиндры реализовалась в 1951 г. на двухтактном двигателе фирмы Gutbrod.
В современном понимании система впрыска топлива осуществлена в 1951 г. фирмой Bosch на малолитражном автомобиле, двигатель которого был оснащен механической системой впрыска. В дальнейшем этой системой был оборудован известный автомобиль Mercedes Benz 300 SL.
Фирма Chrysler (США) в 1957 г. разработала систему управления впрыскиванием топлива, выполненную на вакуумных лампах. Высокая стоимость и низкая технологичность системы явились серьезным препятствием на пути практического их применения. Одновременно с этим в США концерн General Motors (GM) в 1957 г. на автомобилях фирм Chevrolet и Pontiac применили систему впрыска фирмы Rochester.
Введение в США в начале 1960-х годов жестких норм токсичности предопределило новое направление в развитии систем впрыска топлива.
Ведущие зарубежные фирмы Bosch (ФРГ), Siemens, Solex(Франция), Bendix, General Motors, Chrysler (США), Nissan (Япония) и специализированные промышленные фирмы Lukas, Plessey Automative Product (Великобритания), Kugelfischer, Audi NSU (ФРГ), S.E.V. (Франция) занимаются созданием современных систем впрыска топлива.
В нашей стране различными вопросами впрыска топлива занимаются ОАО «ВАЗ», ОАО «ГАЗ», ОАО «ЗМЗ», НПО «Кибернетика», НТЦ «НАМИ», МГТУ «МАМИ», НПО «ЦНИТА», НПП «Элкар» и др.
Механические системы с непрерывным впрыском топлива появилась в начале 1960-х годов. Подобную аппаратуру выпускала фирма Bosch, а также Kugelfischer (ФРГ) и Spika (Италия).
Фирма Bendix (США) в 1966 г. предоставила фирме Bosch исключительную лицензию на производство электронных систем впрыска топлива в Германии и Бразилии. Высокие результаты получены фирмой Bosch (ФРГ), проделавшей путь от создания простейших механических до современных адаптивных систем впрыска топлива.
Первоначально фирмой Bosch была разработана система впрыска модели «D-Jetronic» с электронным управлением (индекс«D» от немецкого слова «druck» — давление). Фирма Bosch с 1967 г. приступила к выпуску аппаратуры «D-Jetronic». В качестве командного параметра в этой системе, опередившей на много лет время их развития, выбрана величина давления во впускном трубопроводе (ВТ). Термин «Jetronic» фирма Bosch использует для систем управления топливоподачей.
Совершенствование конструкции «D-Jetronic» позволило разработать механическую систему впрыска «К-Jetronic» и приступить с 1973 г. к выпуску новой пневмомеханической системы непрерывного впрыска топлива «К-Jetronic» (индекс «К» от немецкого слова «kontinuerlich» — непрерывный). В этой системе бензин подается во впускной трубопровод непрерывно. Система впрыска в то время была признана наиболее удачной по эффективности и содержанию отработавших газов (ОГ). Разработанная пневмомеханическая система проста и достаточно надежна в эксплуатации. Регулирование коэффициента избытка воздуха ( α ) основано на непрерывной автоматической оценке расхода воздуха и топлива.
Следующим этапом с 1973 г. является создание системы впрыска «L-Jetronic» (индекс «L» от немецкого слова «luft» — воздух), позволившей упростить ранее разработанную фирмой Bosch конструкцию. В качестве командного параметра системы управления принята величина расхода воздуха.
В современной классификации различают системы импульсного («D-Jetronic», «L-Jetronic», «LH-Jetronic») и непрерывного («К-Jetronic», «КЕ-Jetronic») впрыска топлива.
Развитие систем впрыска фирма Bosch с 1970 г. осуществляет по нескольким направлениям: механические («К-Jetronic»),электронно-механические («КЕ-Jetronic») и электронные («L-Jetronic», «LH-Jetronic» и «LU-Jetronic»).
В дальнейшем, в 1984 г., фирма Bosch разработала электронную механическую систему «КЕ-Motronic» («Е» — электронный). Исполнительная ее часть во многом соответствует конструкции «К-Jetronic». Для повышения точности дозирования вместо механического регулятора давления топлива применен электрогидравлический. Система впрыска топлива снабжена датчиками расхода воздуха и положения дроссельной заслонки.
Система впрыска «L-Jetronic» представляет дальнейшую разработку фирмы Bosch, позволившую в 1973 г. заменить систему «D-Jetronic». Она является ровесником механической системы «К-Jetronic». Система «L-Jetronic» содержит датчик расхода воздуха с подвижной заслонкой, обеспечивающий измерение расхода воздуха. Количество впрыскиваемого топлива определяет электронный блок управления (ЭБУ), открывая для этой цели электромагнитную форсунку (ЭМФ) на определенное время. Потенциометрический датчик подает сигнал ЭБУ потребляемого количества воздуха.
Величина давления топлива в системе топливоподачи в 2 раза ниже по сравнению с механической системой «К-Jetronic» и составляет 0,3 МПа. На части автомобилей с 1976 г. устанавливают систему «L-Jetronic», оснащенную нейтрализатором ОГ и датчиком кислорода ( l -зонд).
Система впрыска «LH-Jetronic» отличается от «L-Jetronic» конструктивным выполнением датчика массового расхода воздуха (ДМРВ). Система «LH-Jetronic» оснащена расходомером с проволочным датчиком, находящимся под напряжением (индекс «Н» от немецкого слова «heiss» — горячий). Расходомер воздуха снабжен измерительным элементом в виде подогреваемой металлической нити или керамической пластины. По степени их охлаждения ЭБУ определяет объемный расхода воздуха. Колебания
давления в ВТ не влияют на работу измерительного элемента. Величина охлаждения измерительной нити зависит от изменения плотности воздуха. По величине тока, необходимой для поддержания заданной температуры, ЭБУ определяет массу проходящего воздуха.
После выключения зажигания ЭБУ автоматически подает команду на прокаливание нити расходомера до температуры 1000°С для ее очистки. В современных конструкциях расходомера измерительную нить заменили специальной пленкой на керамической основе.
Фирма Bosch с 1994 г. выпускает вариант системы впрыска «LH-Jetronic» на основе пленочного датчика измерения расхода воздуха. Тепловой измерительный элемент термического анемометрического типа («LH-Jetronic») содержит нагреваемую проволоку или керамическую пластину. Выходной сигнал расходомера представляет собой частотный сигнал амплитудой 4 — 6 В. По мере увеличения расхода воздуха возрастает частота управляющего сигнала.
Система «КЕ-Jetronic», разработаная в 1982 г., отличается от предыдущей конструкции применением более совершенного ЭБУ, наличием функциональных дополнительных датчиков и устройств. Исполнительная ее часть во многом повторяет систему «К-Jetronic». Повышение точности дозирования топлива достигнуто путем замены механического регулятора управления в дозаторе электрогидравлическим регулятором давления топлива. Система укомплектована датчиками расхода воздуха и положения дроссельной заслонки. Значительная часть автомобилей оснащена нейтрализатором, снабженным датчиком кислорода ( l -зонд).
На рубеже 1970-1980 гг. в Японии, США и несколько позднее в Германии широкое развитие получили микропроцессорные системы управления двигателем, в 1979 г. — система «Motronic», включающая в себя элементы системы впрыска «L-Jetronic» или «LH-Jetronic» с электронным зажиганием, управляемые единым ЭБУ.
Систему «LU-Jetronic» (индекс «u» от латинского слова «ultra» — сверх, за пределами) устанавливают в основном на автомобили, изготовленные в США. Она снабжена ультразвуковым расходомером воздуха. В патрубок подачи воздуха помещен ультразвуковой генератор вихрей, создающий завихрения воздушного потока и размещенный перпендикулярно к направлению воздушного потока. Завихрение воздушного потока влияет на частоту воздушных волн, по изменению интенсивности которых судят об изменении объемного расхода воздуха. Величина пульсации давления в ВТ и изменение плотности поступающего воздуха не вносят погрешностей в процесс измерений. Количество вихрей пропорционально величине расхода поступающего воздуха. Ультразвуковые волны воспринимаются приемником и преобразуются в выходные электрические сигналы.
Система «Mono-Jetronic» представляет собой одноточечную систему впрыска топлива. Управление подачей топлива в ней осуществляют по частоте вращения коленчатого вала (KB) двигателя и положению дроссельной заслонки. Она обеспечивает подачу топлива через центральную единственную форсунку. Система включает функциональные датчики положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости и всасываемого воздуха, детонации, частоты вращения и положения KB, скорости движения автомобиля, расходомера воздуха и концентрации кислорода. Управление этой системой осуществляет ЭБУ, получающий информацию от функциональных датчиков. Система разработана в 1987 г. и предназначена для двигателей малого и среднего объемов до 1,8 л.
Структурные схемы, конструктивные особенности и принцип действия систем распределенного впрыска фирмы Bosch отличаются значительным разнообразием. Принципиальные технические решения и выполнение основных компонентов систем впрыска остаются неизменными. Фирма Bosch осуществляет выпуск систем впрыска бензина более 50 лет.
Фирма Bosch в 1989 г. на основе системы «Mono-Jetronic» разработала систему «Mono-Motronic», оснащенную управляющим устройством и микропроцессором. В этом же году она ввела элемент управления «EGAS», встроенный в педаль управления и обеспечивающий по желанию водителя фиксирование режима работы двигателя.
Система «Motronic» (1979 г.) представляет собой схему впрыска типа «LH» или «L» с электронным зажиганием, управляемую единым ЭБУ. В этой системе впрыска исключены подвижные элементы распределителя топлива и зажигания. В их конструкцию введены датчик детонации, ограничитель максимальной частоты вращения KB двигателя, а также система самодиагностики. Система «Motronic» позволяет регулировать фазы газораспределения, управлять наддувом, а также изменять длину патрубков ВТ. Электрический сигнал определяет количество воздуха, поступающего за один ход поршня.
Система «Motronic ML 4.1» (1987-1989 гг.) содержит датчик положения дроссельной заслонки и ЭБУ с 35-контактным штекерным разъемом, расходомер воздуха лопаточного типа, датчик положения KB, встроенный в расходомер воздуха, датчик температуры воздуха и регулятор частоты вращения KB на режимах холостого хода (XX). На этом режиме система питания обеспечивает одновременное впрыскивание топлива всеми форсунками. Система зажигания снабжена механическим распределителем зажигания.
Система «Motronic М 1.5» (1989-1994 гг.) предназначена для 4- и 6-цилиндровых 8- и 12-клапанных двигателей. Она содержит потенциометрический датчик положения дроссельной заслонки ЭБУ с 55-контактным штекерным разъемом, расходомер воздуха лопаточного типа, датчик положения KB двигателя, датчик температуры воздуха, встроенный в воздушный расходомер, и регулятор частоты вращения KB двигателя на режимах XX.
Система снабжена устройством группового впрыскивания топлива, форсунки которой разделены на две группы. Впрыскивание топлива форсунками разных групп производится в разное время по углу поворота KB двигателя. Система зажигания снабжена механическим прерывателем-распределителем. Датчик идентификации цилиндров размещен в распределителе зажигания.
Система управления содержит устройство управления углом опережения зажигания по параметрам детонации и электромагнитный клапан для управления изменяемой длиной впускных каналов.
Система «Motronic М 1.5.2» (1993-96 гг.) содержит потенциометрический датчик положения дроссельной заслонки и ЭБУ с 55-контактным штекерным разъемом, термический анемометрический пленочный расходомер воздуха, датчик положения KB двигателя, датчик температуры воздуха в ВТ и регулятор частоты вращения KB двигателя. Система питания снабжена устройством группового впрыскивания топлива, система зажигания — механическим прерывателем-распределителем.
Система «Motronic М 1.5.4» (1994-1997 гг.) содержит потенциометрический датчик положения дроссельной заслонки, ЭБУ с 55-контактным штекерным разъемом, датчик положения KB, датчик температуры воздуха и регулятор частоты вращения КВ. Система питания содержит устройство группового впрыска топлива.
Устройство обезвреживания ОГ снабжено системой рециркуляции, система зажигания — электронным распределением высокого напряжения. Управление величиной угла опережения зажигания осуществляют по параметрам величины детонации.
Система «Motronic М 2.5» (1988-1994 гг.) содержит датчик положения дроссельной заслонки, ЭБУ с 55-контактным штекерным разъемом, термический анемометрический нитевой расходомер воздуха, датчик положения KB, регулятор частоты вращения KB при работе на режимах XX. Система питания снабжена устройством фазированного впрыска топлива. Система зажигания содержит механический распределитель зажигания, а также датчик идентификации цилиндров, размещенный в распределителе зажигания. Управление величиной угла опережения зажигания осуществляют по параметрам величины детонации.
Система «Motronic 2.7» (1992-1996 гг.) содержит потенциометрический датчик положения дроссельной заслонки, ЭБУ с 55-контактным штекерным разъемом, термический анемометрический пленочный расходомер воздуха, датчик положения KB и датчик температуры воздуха в ВТ, регулятор частоты вращения KB, размещенный в байпасном канале. Система снабжена датчиком идентификации цилиндров, расположенным в распределителе зажигания, она обеспечивает фазированный впрыск топлива.
Управление величиной угла опережения зажигания осуществляют по параметрам детонации
Система «Motronic М 2.8» (1993-1997 гг.) содержит потенциометрический датчик положения дроссельной заслонки, ЭБУ с 55-контактным штекерным разъемом, термический анемометрический пленочный расходомер воздуха, датчик положения KB, датчик температуры воздуха и регулятор частоты вращения KB при работе на режимах XX, размещенный в байпасном канале.
Система зажигания снабжена электронным распределением высокого напряжения и устройством фазированного впрыска топлива, датчиком положения распределительного вала. Управление величиной угла опережения зажигания осуществляют по параметрам величины детонации.