Рис. Bosch
Mercedes-Benz 260 D с 1936 года, первый серийный легковой автомобиль с дизельным двигателем, оснащенный встроенным инжекторным насосом Bosch.
Сегодня широко говорят и пишут о дизельных двигателях, хотя всю свою почти 90-летнюю карьеру они обязаны автомобилестроению изобретениям и конструкциям, созданным в компании Robert Bosch.
Доктор Инь. Рудольф Дизель запатентовал двигатель самовоспламенения в 1893 году. Первый удовлетворительный прототип был изготовлен только через следующие четыре года, когда разработчик решил изменить тип используемого топлива, заменив угольную пыль природной нефтью, а затем значительно удешевив дизельное топливо. Во всех этих вариантах зажигание происходило путем впрыскивания дозы топлива в воздух, предварительно нагретый в цилиндре, в результате интенсивного сжатия с помощью воздуха еще более высокого давления, подаваемого отдельным компрессором.
По сравнению с современными двигателями с искровым зажиганием конструкция дизеля характеризовалась значительно более длительным сроком службы и более высокой энергоэффективностью, то есть более низким единичным расходом топлива. Это также позволило создавать накопители с относительно высокой мощностью. Однако эта примитивная «система впрыска» позволяла развивать только небольшие скорости вращения и без возможности их плавной регулировки. Поэтому с точки зрения вытеснения первые дизельные двигатели превосходили свои газовые или газовые аналоги во много раз, и все эти машины вместе с дополнительным оборудованием были настолько тяжелыми, что они были пригодны только для стационарных промышленных работ и на тихоходных судах и локомотивах.
Полная система впрыска Bosch для двигателей с воспламенением от сжатия с 1950 года
Большое ускорение
После Первой мировой войны пневматические шины появились на колесах грузовых автомобилей и автобусов. Это позволило развивать более высокие скорости пассажиров, но также потребовало использования более мощных и в то же время более экономичных двигателей. В 1922 году Роберт Бош заинтересовался этим вопросом и начал работу по модернизации концепции дизеля на своих заводах. В результате был создан первый в мире многоступенчатый инжекционный насос.
Это решение было подходящим для сотрудничества с двигателем с любым количеством цилиндров, потому что каждый из них был приведен в действие отдельной секцией впрыска, состоящей из цилиндра и поршня и встроенной в головку инжектора с запорным обратным клапаном. Движение поршней в цилиндрах было вызвано распределительным валом, вращающимся синхронно с коленчатым валом двигателя. Таким образом, было возможно получить намного более высокое давление и, следовательно, распыление впрыскиваемого топлива, чем в более ранних пневматических системах. Соответствующая форма ребер поршня позволяла им плавно изменять дозу впрыскиваемого топлива, поворачивая их в цилиндрах, то есть удобно контролировать мощность и скорость двигателя.
Уже в 1924 году первый грузовик с дизельным двигателем и впрыскивающим насосом Bosch был запущен в серийное производство в Германии, где в 1927 году были введены комплектные системы впрыска (питающие насосы и топливные фильтры, регуляторы центробежных и пневматических насосов, инжекторы, свечи накаливания) для автомобильной промышленности. предложение.
Постепенное совершенствование этих прецизионных изделий позволило не только миниатюризировать их, но и улучшить характеристики двигателей, оснащенных ими, то есть получить все более мощные и более высокие скорости вращения с уменьшением объема рабочего объема. Прошло всего 75 лет со дня проведения автомобильной выставки в Берлине, где в 1936 году был представлен первый в мире серийный легковой автомобиль с дизельным двигателем. Это был Mercedes-Benz 260 D. Он потреблял на треть меньше топлива, чем бензиновая версия с той же мощностью.
Первый в мире электронный контроллер для традиционных инжекторных насосов
выпускается компанией Bosch с 1986 года.
Первый миллион и новая концепция
Дизельный лимузин изначально не вызывал энтузиазма у потенциальных покупателей. С точки зрения производительности и так называемых Культура работы двигателя была несопоставима с бензиновыми автомобилями, а экономия топлива и в то время не была главной заботой людей, ездящих на Mercedes. Однако это изменилось в послевоенные годы, и не только в Германии, когда автомобили с высокопроизводительными двигателями становились все более популярными, особенно среди таксистов. Однако, когда в 1950 году Bosch отметил юбилей миллиона изготовленных инжекторных насосов, гораздо больше этого количества все еще приходилось на тяжелые коммерческие автомобили.
Из обширного опыта конструкторы Bosch сделали правильные выводы. Они решили, что двигатель с самовоспламенением должен быть меньше и дешевле, чтобы его можно было использовать на более популярных легковых автомобилях, и в то же время менее шумным и мощным из-за развития более высоких скоростей вращения. Традиционные встроенные инжекционные насосы становятся все более и более сложными для адаптации к этим новым требованиям. Поэтому в 1960 году завод Bosch Bosch разработал первый насос с конструкцией распределителя и начал его серийное производство. Это было устройство легче и меньше, чем использовалось ранее, оно также открыло путь к некоторому увеличению числа высокоскоростных дизельных двигателей и фактически способствовало быстрому росту их популярности в середине 1970-х годов.
Это было начато моделью VW Golf Diesel как первый автомобиль с таким типом привода в компактном классе. Он использует турбонаддув и, конечно же, впрыскивающий коллектор Bosch. Его версия «GTD» была в свою очередь первым спортивным автомобилем с дизельным двигателем. За этим последовали производители автомобилей по всей Европе, предложившие свои модели в «гольф-классе». Распределительные насосы Bosch использовались почти во всех из них.
Без льготного тарифа
Несмотря на успехи, достигнутые в семидесятых годах, функциональные характеристики двигателей с искровым зажиганием и самовоспламенением еще не стали полностью эквивалентными. Положительные оценки грузоподъемности, мощности и скорости вращения последних должны были каждый раз выражаться в виде: «для дизеля это отлично». В условиях конкуренции на рынке их технические недостатки, а также более высокие цены по сравнению с бензиновыми двигателями уже были компенсированы большей долговечностью и более низкими эксплуатационными расходами.
В середине восьмидесятых годов прошлого столетия началась эра автомобильной электроники, и вместе с ней была оптимизирована процесс сгорания, вызванный без участия водителя соответствующим образом запрограммированными микропроцессорами с учетом сигналов различных датчиков. Все более и более развитые системы зажигания и впрыска новых бензиновых двигателей были настолько удобны, что аналогичные улучшения должны были появиться в их эквивалентах высокого давления.
В 1986 году Bosch разработала первую электронную систему управления для своих распределительных и рядных насосов, которые до сих пор используются в более крупных приводах. Производители автомобилей начали использовать это решение в следующем году, примером которого был представлен на рынке «самый быстрый серийный дизельный мир в мире», модель BMW 524. Он имел шестицилиндровый турбодизельный двигатель и распределительный насос с электронным управлением.
Еще одно новое начало
До конца 1980-х годов инженеры Bosch сосредоточились на совершенствовании самих систем впрыска, в соответствии с ожиданиями конструкторов дизельных двигателей. Они своими силами и различными способами пытались модифицировать процессы сгорания, чтобы получить более высокие скорости вращения, бесшумный ход, более легкий запуск при низких температурах и т. Д. В старых технических руководствах вы можете найти влияние этих работ как минимум на несколько десятков запатентованных конструкций, отличающихся расположение и форма камер сгорания, конструкция и эксплуатация форсунок. У каждого из них были свои преимущества и недостатки, но ни один из них не позволял пересекать «магический», казалось бы, предел скорости в 4000 оборотов на коленчатый вал в минуту.
Независимое исследование этой проблемы, проведенное в лабораториях Bosch, привело к поистине революционному прорыву во всей концепции организации дизельных работ. Оказалось, что скорость вращения зависит в основном от скорости процесса сгорания, а это, в свою очередь, от степени распыления впрыскиваемого топлива, то есть, прежде всего, от давления впрыска. В этой ситуации оптимальной была самая простая и считающаяся наименее совершенная конструкция, и, следовательно, прямой впрыск топлива в цельную камеру сгорания, ранее использовавшийся почти исключительно в стационарных двигателях, рабочих машинах и самых дешевых сельскохозяйственных тракторах.
В 1989 году был разработан первый впрыскивающий коллектор Bosch для систем прямого впрыска. Впервые он был использован в модели Audi 100 TDI (с непосредственным впрыском турбодизеля), что позволило получить рекордно высокое давление в системе впрыска на уровне 1000 бар. Это привело к значительному увеличению мощности, более спокойной работе двигателя, низкому расходу топлива и уровням вредных выхлопных компонентов, а также облегчению холодного запуска. Через несколько лет прямой впрыск топлива стал стандартным решением для легковых и тяжелых транспортных средств.
Bosch побеждает с Bosch
В конце 90-х годов компания Bosch разработала три различных концепции устройств впрыска под высоким давлением для прямого впрыска. Самым старым из них, наиболее сложным и по этой причине самым заброшенным, является вышеупомянутый многопоршневой распределительный радиальный насос. В 1997 году появилась система Common Rail, а в 1998 году инжекторные насосы, также известные как инжекторные агрегаты.
Инжектор, согласно его названию, - инжекторный насос с механическим приводом, встроенный в один корпус с электронным управлением инжектора. Такие узлы собираются индивидуально для каждого цилиндра, и их основным преимуществом является отсутствие труб высокого давления, которые мешают точному дозированию топлива в других системах. Они были использованы, среди прочего в 1,9 TDI 4-цилиндровом двигателе Volkswagen Golf IV и в 3-цилиндровом 1,2 TDI VW Lupo 3L, а затем во многих других конструкциях Volkswagen Group. Однако в последнее время, несмотря на многие улучшения, эти устройства были выведены из эксплуатации, возможно, окончательно, с новыми конструкциями дизельных двигателей.
Система Common Rail смоделирована на ранее разработанных Bosch устройствах впрыска бензина в двигателях с искровым зажиганием. Впервые он появился в моделях Alfa Romeo 156 JTD и Mercedes-Benz 220 CDI, а в 2000 году уже эксплуатировалось более трех миллионов автомобилей на автомобилях различных марок.
В первом поколении этих устройств топливо с давлением до 1350 бар, создаваемое роторным насосом с электрическим приводом, подавалось с помощью общего провода ко всем инжекторам отдельных двигателей. Эта концепция во второй конструкции позволила реализовать многофазный впрыск, разделенный на начальную (пилотную) фазу и основную фазу. Пилотные впрыски могут использоваться несколько раз, а также проводить дополнительный впрыск после основного впрыска для улучшения состава выбрасываемого выхлопа.
В 2003 году Bosch представила третье поколение систем Common Rail, оснащенных встроенными пьезоэлектрическими инжекторами. По сравнению с более ранними электромагнитными инжекторами они обеспечивают дальнейшее снижение расхода топлива и даже более тонкое распыление, то есть более быструю и менее шумную работу.
До настоящего времени 66 миллионов дизельных двигателей были оснащены системами Common Rail Bosch. Благодаря этому доля автомобилей, управляемых ими, превысила 50% от общего объема продаж. Сохраняя все традиционные преимущества, современные двигатели с самовоспламенением больше не уступают бензиновым характеристикам или удобству использования и все еще имеют большой потенциал развития, в том числе и в будущих гибридных приводах Bosch.
Разработано на основе
Материалы Bosch
