Первые работы с системами впрыска топлива в двигатель велись еще в начале ХХ века. В 1916 году инженеры А. Микулин и Б. Стечкин разработали опытную конструкцию механического инжектора, но дальше стендовых испытаний дело не пошло. Система работала, но конструкционные материалы того времени не обеспечивали надежности.
И все же преимущества впрыска первыми оценили авиаторы: работоспособность инжектора не зависит от положения мотора относительно оси горизонта, а потому в любом положении одинаково эффективно подает топливо в цилиндры. Перед началом Второй Мировой компания Bosch внедрила инжекторную топливную аппаратуру на мотор Daimler-Benz с 12 цилиндрами. Их примеру последовали и японские инженеры из Mitsubishi, и советские конструкторы.
Купе Mercedes-Benz 300SL (W198) вошло в историю не только из-за элегантного силуэта и необычных дверей «крыло чайки», но и благодаря 215-сильному 3,0-литровому двигателю М198 с механической системой непосредственного впрыска топлива Bosch
Компактное купе Goliath 700 Sport 1951 года можно считать первым серийным автомобилем с впрыском. Механический инжектор фирмы Bosch конструктивно почти полностью повторял проверенную в авиастроении конструкцию. Легенда стиля, купе Mercedes-Benz 300 SL, также оснащалось механическим впрыском. Электронный впрыск топлива первой разработала и внедрила компания Bendix. Новую технологию назвали Electrojector и установили в 1966 году на седан Rambler Rebel. Интересно, что вскоре патент на «Электроджектор» выкупил Bosch.
В СССР инжекторные машины серийно не производились. Но опытные работы в этом направлении велись еще с конца 50-х годов прошлого века. Первыми «подопытными» стали двигатели «Волги» ГАЗ-21 и полноприводного грузовика ЗИЛ-157. В дальнейшем системы механического впрыска разрабатывались и для массовых ВАЗ-2101 и «Москвич-412». Конструкцию продумали и даже небольшим тиражом выпустили специалисты Харьковского машиностроительного завода, производившего инжекторы для авиации. Но вывод всех экспериментов сводился к тому, что инжекторы требуют серьезного повышения культуры обслуживания и приводят к удорожанию самих машин.
Прямой, непосредственный и моно
Самым распространенным, да и первым хронологически, является многоточечный впрыск, он же – распределенный. При таком типе инжектора каждый отдельный цилиндр имеет свою форсунку, которая устанавливается во впускном коллекторе. В зависимости от периодичности впрыска топлива, распределенный инжектор бывает одновременным, попарно-параллельным и фазированным.
Форсунки системы непосредственного впрыска (справа) подают топливо в камеру сгорания. Слева - современный вариант системы распределенного впрыска Port Fuel Injection (PFI), форсунки которой подают топливо в порт перед впускным клапаном.
В первом случае все форсунки двигателя открываются одномоментно, при фазированном – непосредственно перед тактом впуска, так что во втором варианте двигатель экономичнее. Львиная доля всех современных машин имеет распределенный фазированный впрыск, но при холодном запуске и в некоторых аварийных режимах могут использовать попарно-параллельный режим.
Самым простым считается моноинжектор. Он массово завоевал рынок в 80-е годы, как решение для малолитражных и бюджетных автомобилей. Такая конструкция имеет одну форсунку, которая устанавливается в коллекторе в начале впускного тракта, и она обеспечивает топливной смесью все цилиндры. Моторы с моновпрыском отличались высокой надежностью, но они «не проходили» экологические стандарты строже Евро-2.
Непосредственный впрыск отличается тем, что форсунки располагаются в головке блока цилиндров и подают топливо в саму камеру сгорания. Массовой эту технологию сделали мотористы Mitsubishi в середине 90-х годов. За ней потянулись и другие японские автопроизводители, а уже в «нулевых» этой разработкой всерьез вооружился VAG.
Что нас ждет в будущем?
Многие инженеры уверенны: кардинально инжектор уже не изменить. Но в ХХI веке с впрыском проводят исследования более высокого порядка, чем банальное перемещение форсунки по впускному тракту. Так, послойное смесеобразование позволяет спрогнозировать точку в камере сгорания, где создастся идеальная по пропорции топливная смесь.
Работа системы прямого впрыска с послойным смесеобразованием (Fuel Stratified Injection) на примере двигателя Audi 2.0 TFSI
Самой оптимальной зоной камеры сгорания является пространство прямо перед свечой зажигания – порция идеальной смеси, подожженная свечой, воспламеняет вокруг себя смесь с меньшим содержанием бензина. Такое «направленное» действие форсунок и каналов системы впуска позволяет сократить аппетит автомобиля на 7-10%. Кроме того, этот контролируемый процесс воспламенения, «замешивая» бедные и сверхбедные смеси, серьезно сокращает вредные выбросы.
Недавние исследования инженеров Porsche доказывают, что их опытные образцы синтетического органического топлива, получаемого при переработке олеиновых растительных культур, делают машину с инжекторным ДВС в конечном счете даже более экологичной, чем электромобили. Так что списывать инжекторы, похоже, пока рано: их век еще не окончен.
Прокомментируйте первым