Пути развития и совершенствования систем питания бензиновых двигателей
Пути развития и совершенствования систем питания бензиновых двигателей
внимание на одном явлении, которое позволило так быстро совершенствоваться
как самим автомобилям, так и всем его системам. Это, безусловно, бурное развитие
электроники, продуктами которой буквально напичканы современные авто. И процесс «вживления» электроники
в автотехнику проходил очень интенсивно. Так, например, если 20 лет назад
в каждом автомобиле Opel в среднем использовалось 166 полупроводниковых элементов,
то в настоящее время их количество достигает 320 тысяч.
Широкое использование в автомобилях электрических, электронных и цифровых
элементов открыло перед конструкторами и дизайнерами широчайшие возможности.
В этом плане особенно впечатляют успехи двигателестроения. Хотя все основные
элементы двигателей остались практически неизменными (кривошипношатунный механизм,
газораспределительный механизм…), электроника позволила совершить «революцию
параметров» (мощность, расход топлива, выброс отработанных газов). Все это
достигнуто благодаря стремительному росту возможностей управляющего компьютера
автомобиля и увеличению разнообразия измеряемых параметров. Память «мозга»
современного автомобиля только за последние десять лет выросла почти в десять
раз (128 Килобайт против 16-ти), а его быстродействие и способность обрабатывать
информацию вообще не поддаются сравнению — 20 миллионов команд в секунду.
Появление лишь одного датчика детонации позволило автомобилю «питаться»
бензином с октановым числом от 91 до 98 без каких-либо существенных изменений
характеристик двигателя. Эта новинка позволила антидетонационной характеристике
топлива — октановому числу — придавать второстепенное значение, что особенно
важно при использовании «наших» бензинов.
Уже знакомая вам по предыдущему номеру «Автоцентра»
система впрыска топлива Д-Джетроник фирмы «BOSCH» в 1967 году имела в распоряжении
своего запоминающего устройства всего лишь 18 данных, а в 1979 году новая
объединенная система топливоподачи и зажигания «Мотроник» получила накопитель
информации с 1500 блоками данных. Но продолжим рассказ по порядку.
После системы Д-Джетроник очередным шагом развития систем впрыска стало
начало выпуска в 1973 году фирмой «BOSCH» системы впрыска под
именем Л-Джетроник. Буква «Л» в имени системы является первой буквой слова
«Люфт» (Luft), что значит воздух. Воздух, а точнее количество расходуемого
двигателем воздуха в данной системе является основным параметром, который
определяет количество необходимого топлива для смесеобразования. Использование
такого принципа работы позволило облегчить программирование подачи топлива,
а также повысить надежность и точность топливоподачи. Системы Л-Джетроник
могут устанавливаться в двух вариантах. Отличительной чертой является датчик-измеритель
расхода воздуха: в виде поворотной заслонки или силового рычага с поплавком,
который перемещается в потоке всасываемого воздуха. Первый вариант является
чисто электронной схемой, которая производит регулирование по часовому расходу
воздуха и частоте вращения коленчатого вала двигателя. Второй вариант получил
название К-Джетроник. К — от слова «крафт» (kraft) — сила, т. е. управление
подачей топлива происходит механически, через силовой рычаг. Перемещение
силового рычага происходит прямопропорционально часовому расходу топлива.
В именах систем впрыска Л, К-Джетроник часто встречаются различные дополнительные
символы (Е, Н, Х, З…), которые говорят о некоторых изменениях в конструкции,
а точнее — об их модернизации. Так, например, символ Х в имени ЛХ-Джетроник
говорит о применении термоанемометрического измерителя расхода воздуха вместо
механического…
Описанные типы систем впрыска топлива широко применялись на автомобилях
Аudi, BMW, Mercedes, Peugeot, Porsche, Volvo, VW и т. д. вплоть до 90-х годов.
Однако все тот же прогресс электроники в конце 70-х годов позволил взять систему
питания и зажигания под одну «крышу». Такое
объединение стало возможным благодаря созданию цифровой системы зажигания
вместо контактной. Новая система зажигания имеет свой блок управления —
«мозг». Однако пословица «Одна голова хорошо, а две лучше» в сложившейся
ситуации не является справедливой. Поэтому-то и произошло объединение двух
систем, что позволило намного повысить эффективность работы двигателя. Аналогом
данной конструкции фирмой «BOSCH» в 1979 году была создана так называемая
система «Мотроник» с центральным блоком управления для системы питания и
зажигания.
Объединение двух систем, а также возросшие требования «зеленых»
к экологической чистоте автомобиля привело к созданию каталитического нейтрализатора
отработанных газов. Такой катализатор помог на порядок снизить выбросы вредных
веществ в окружающую среду. Однако его эффективная работа возможна только
в узком интервале соотношения «воздух-топливо». Для обеспечения выполнения
такого условия в объединенную систему был установлен новый датчик — «лямбда-зонд»,
предназначенный для измерения содержания кислорода в отработавших газах.Показания
этого датчика передаются на управляющий компьютер, который устанавливает необходимое
соотношение воздух — топливо, а также при необходимости изменяет угол опережения
зажигания. Использование систем впрыска с «лямбда-зондом» и катализатором
в наших условиях является проблематичным. Обусловлено это прежде всего устройством
катализатора, который способен нормально работать только при условии, что
«питается» автомобиль неэтилированным бензином. В противном случае тяжелые
частицы тетраэтилсвинца в короткий промежуток времени способны разрушить очень
тонкое платиновое напыление катализатора. Кстати, в странах Запада в настоящее
время катализаторами отработанных газов должны быть оборудованы все выпускаемые
автомобили, а тем, кто имеет старые автомобили, предлагается скидка в налогообложении
только за то, что его автомобиль оборудуют катализатором.
У некоторых читателей может возникнуть вопрос: «Почему
мы рассказали только о системах фирмы «BOSCH», а о других и не вспомнили?»
Да потому, что фирма «BOSCH» является мировым лидером в производстве электронных
систем автомобиля, и история систем впрыска топлива фирмы «BOSCH» наиболее
точно показывает этапы и пути развития в данном направлении. Ежегодно фирмой
«BOSCH» выпускается несколько миллионов узлов впрыска топлива высочайшего
качества, так, например, в производстве форсунок для впрыска топлива допуск
на изготовление деталей не должен превышать одну тысячную долю миллиметра.
Что же касается систем впрыска других производителей, то их системы немногим
отличаются от «BOSCH». Выбор системы впрыска топлива для той или иной марки
автомобиля происходит индивидуально, хотя очевидно, что основная масса автопроизводителей
отдает предпочтение системам фирмы «BOSCH».
Что же касается отечественных автомобилей, то лишь в последние годы наши
автопроизводители серьезно занялись впрыском. Так, на ГАЗе уже изготовлены
первые двигатели с системой впрыска фирмы «ЭЛКАР». А
во Владимирском государственном техническом университете разработана система
центрального впрыска топлива для двигателей родных «Таврий», но о внедрении
в серийное производство данной системы речь не идет. Так что, пока «наш»
прогресс в этой отрасли стоит на месте, а «там» уже произошло полное объединение
разнообразной электроники автомобиля (или, как принято говорить, интегрирование
электронной системы) и теперь единый «мозг» управляет всеми системами автомобиля
одновременно, имея при этом вес и размеры гораздо меньше человеческой головы.
В следующем номере мы планируем познакомить вас с нетрадиционными методами «лечения некоторых болезней» систем
впрыска топлива бензиновых двигателей.