Зачем впрыскивать топливо?

Схема системы впрыска топлива
Схема системы впрыска топлива
Схема системы впрыска топлива
Строение системы непосредственного впрыска топлива
Строение системы непосредственного впрыска топлива
При непосредственном впрыске топливо подается прямо в камеру сгорания
При непосредственном впрыске топливо подается прямо в камеру сгорания
Daimler-Benz DB601 – авиационный двигатель с непосредственным впрыском топлива
Daimler-Benz DB601 – авиационный двигатель с непосредственным впрыском топлива
Mercedes-Benz 300 SL  1954 года – первый серийный автомобиль с непосредственным впрыском топлива
Mercedes-Benz 300 SL 1954 года – первый серийный автомобиль с непосредственным впрыском топлива
Alfa Romeo 6C2500 Ala spessa 1940 года
Alfa Romeo 6C2500 Ala spessa 1940 года
Chrysler 300D 1958 года – первый автомобиль с электронным впрыском топлива
Chrysler 300D 1958 года – первый автомобиль с электронным впрыском топлива
Maserati 3500 в 1961 году оснастили системой непосредственного впрыска топлива
Maserati 3500 в 1961 году оснастили системой непосредственного впрыска топлива
Volkswagen 1600 – первая доступная модель с инжекторным двигателем
Volkswagen 1600 – первая доступная модель с инжекторным двигателем
Mercedes-Benz 300 SL  1954 года – первый серийный автомобиль с непосредственным впрыском топлива
Mercedes-Benz 300 SL 1954 года – первый серийный автомобиль с непосредственным впрыском топлива

В наши дни подавляющее большинство автомобильных двигателей оснащено впрыском топлива (инжектором). Эта технология довольно быстро вытеснила карбюраторы, которые "господствовали" на протяжении десятилетий. Она позволяет добиться лучших характеристик мотора и сделать его "чище". Рассмотрим же особенности инжектора, его развитие, достоинства и недостатки.

 Впрыск топлива изобрел английский инженер Герберт Акройд-Стюарт. В конструкции Акройда-Стюарта топливо подавалось во впускной коллектор, а в 1925 году шведский изобретатель Йонас Хессельманн разработал систему непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания.

 Изначально его технология предназначалась для дизельных двигателей, которым в силу их конструкции (как известно, воспламенение рабочей смеси там происходит от сжатия, а не от свечи зажигания) не подходил карбюратор. Она быстро прижилась, но в бензиновых двигателях ее применили не сразу.

 В 30-х годах новинку оценили в авиации. Дело в том, что при выполнении сложных фигур пилотажа нарушается подача бензина из карбюратора в виду изменения его положения относительно земной поверхности. В 1936 году фирма Bosch представила систему непосредственного впрыска топлива для авиамоторов Daimler-Benz DB601. Они устанавливались, в частности, на истребители Messerschmitt Bf 109 и Bf 110. Вскоре, подобные разработки появились в США (мотор Wright R-3350 для бомбардировщика B-29 Superfortress) и СССР (двигатель АШ-82 ФН для истребителя Ла-7).

 Первые попытки оснастить технологией впрыска автомобильные бензиновые двигатели состоялись еще в конце 30-х годов. После успеха Daimler-Benz DB601 в попробовали применить изобретение на гоночных болидах W 163 и рекордной модели T80. А в 1940 году инжектором оснастили экспериментальный 6C2500 Ala spessa. Но испытания успехом не увенчались в виду сложности конструкции.

 Попытки усовершенствовать инжектор продолжились уже в 50-е годы. В 1954 году увидел мир знаменитый Mercedes-Benz 300 SL Gullwing – первый серийный автомобиль с непосредственным впрыском топлива. Три года спустя представили Corvette c механическим впрыском во впускной коллектор, а в 1958 году на двигателе V8 Hemi применил первый в мире инжектор с механическим управлением. В 60-х годах этой технологией оснащали преимущественно спортивные модели вроде Maserati 3500 и 5000, Porsche 906. Но резкое подорожание топлива и более суровые экологические нормы заставили оснащать ею и более доступные модели. В 1967 году новой системой механического впрыска D-Jetronic оснастили недорогой 1600, за ним последовали семейные 504 и 140. К началу 90-х годов инжектор практически полностью вытеснил карбюратор. Теперь же постепенно автопроизводители переходят на более сложный непосредственный впрыск топлива.

 Рассмотрим строение системы впрыска топлива. Топливо подается из бака по средствам топливного насоса, но попадает не в карбюратор, а по средствам форсунок порционно под высоким давлением впрыскивается во впускной коллектор (обычный впрыск) либо прямо в камеру сгорания (непосредственный впрыск топлива). Параллельно туда всасывается воздух. За его дозирование (и, соответственно, обеднение либо обогащение топливной смеси) отвечает специальный клапан. В современных системах его управление электронное. Установлен датчик расхода воздуха, передающий информацию в центральный электронный блок управления двигателем. Туда же поступают данные с других датчиков: о положении и частоте вращения коленчатого и распределительного валов, положении дроссельной заслонки, детонации в цилиндрах, температуре охлаждающей жидкости, скорости автомобиля, уровне топлива в бензобаке. Они обрабатываются компьютером, который принимает решение, какое количество топлива и воздуха подавать в цилиндры.

 Как мы уже определили, впрыск топлива бывает обычным и непосредственным, с механическим либо электронным управлением. Также обычный инжек-тор бывает двух типов – моновпрыск (с одной форсункой на все цилиндры) или распределенный впрыск (каждому цилиндру предназначена отдельная форсунка).

 Главное преимущество инжектора – возможность более точного (чем в карбюраторе) дозирования соотношения топлива и воздуха в рабочей смеси. Она лучше сгорает в цилиндрах, что позволяет добиться большей мощности и более плавной кривой крутящего момента, а также меньшего расхода топлива. Важную роль во внедрении технологии сыграла ее экологичность, ведь она обеспечивает более низкое содержание вредных веществ в выхлопе. К тому же, инжектор гораздо лучше работает в сочетании с катализатором, чем карбюратор. Двигатель также быстрее отзывается на нажатие педали акселератора. Улучшается поведение мотора и при запуске. В случае с непосредственным впрыском топлива эти показатели еще лучше, ведь образование рабочей смеси происходит прямо в цилиндрах. Система впрыска не требует частой ручной регулировки, как карбюратор.

 Конечно, у технологии есть и свои недостатки. Во-первых, современный впрыск топлива с электронным управлением – сложная в производстве система, а потому имеет низшую ремонтопригодность и требует более квалифицированного обслуживания. Впрочем, сложная она по сравнению со стандартным карбюратором, но к 70-80-м годам конструкция последних также стала весьма замысловатой – они были четырехкамерными с датчиком холостого хода, ускорительным насосом, дополнительной системой обогащения топливной смеси. А некоторые карбюраторы получили и электрон-ное управление. Инжектор также более чувствителен к качеству топлива – из-за содержащихся в нем вредных частиц форсунки могут засориться, поэтому их рекомендуют время от времени прочищать. Это нужно учитывать хотя бы потому, что компоненты системы впрыска гораздо дороже деталей карбюратора. Особенно ощутима для кошелька водителя поломка электронных датчиков.

 Первые системы впрыска топлива были не слишком надежными, но со временем их "детские болезни" удалось преодолеть. Инжектор продемонстрировал неоспоримые преимущества перед карбюратором и позволил существенно улучшить характеристики двигателей внутреннего сгорания.