От магнето – до системы впрыска воды: Самые знаковые изобретения Bosch для бензинового двигателя

Хотя компания Bosch сама никогда не производила автомобили, без ее изобретений трудно представить себе современный автотранспорт. Именно инженеры и конструкторы Bosch разработали и внедрили в серийное производство хорошо знакомые любому автомобилисту компоненты, в том числе свечи зажигания и саму систему зажигания, электрический топливный насос, датчик кислорода (лямбда-зонд) и многое другое. И даже система непосредственного бензинового впрыска, серийно применяемая в автомобилях, тоже разработана Bosch. А разработка установки зажигания от магнето, собственно, положила начало превращению маленькой мастерской в значимого мирового игрока. Как дань уважения к судьбоносному изобретению стилизованное изображение магнето – прапрадедушки современной катушки зажигания – и сегодня красуется на логотипе Bosch.   

От магнето до катушек зажигания

Восхождение к успеху в автомобильной отрасли началось почти 120 лет назад, в 1897 году, когда Роберт Бош поручил директору своей  «Мастерской точной механики и электротехники» Арнольду Церингеру разработать установку зажигания от магнето низкого напряжения для бензиновых двигателей автомобилей. Успешная реализация этой задачи превратила Bosch из маленькой компании в законодателя тенденций и лидера инноваций в автомобилестроении. Спустя почти десятилетие, в 1906 году, мастерская повторила свой успех, изобретя первую систему зажигания от магнето высокого напряжения.

За время, прошедшее с момента изобретения системы зажигания, ее конструкция претерпела многочисленные изменения, и в современных автомобилях задачу формирования искры для воспламенения топливно-воздушной смеси обеспечивают катушки зажигания. Они могут располагаться на панели в моторном отсеке, сбоку от двигателя или непосредственно над свечами зажигания, подавая высокое напряжение на свечи зажигания, также изобретенные Bosch. Оригинальные катушки зажигания Bosch гарантируют необходимое напряжение зажигания (согласованное с системой управления двигателем), продолжительную искру, лучшую отдачу двигателя, низкий расход топлива и снижение вредных выбросов. Сегодня продукция компании изготавливается из высококачественных материалов, обладающих высокой температурной и износостойкостью. Совершенный технологический процесс производства обеспечивает долговечность изолятора, его прочность, компактность, а также высокую мощность зажигания и бесшумность работы готовых изделий. 

Непосредственный бензиновый впрыск

Еще одним значимым изобретением в автомобилестроении считается система непосредственного бензинового впрыска, которую компания Bosch развивает уже более 60 лет. Впервые такая система была использована в 1951 году, когда немецкая компания Gutbrod применила ее в некоторых модификациях модели Superior. Начиная с 1954 года, эта технология стала серийно использоваться в производстве Mercedes-Benz SL300 – знаменитого «Крыла чайки». Основной принцип работы системы с тех пор не изменился: инжекторы впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания в распыленном состоянии. Это способствует повышению уровня давления в камере, и достигается более высокий крутящий момент при меньшем (до 15%) расходе топлива. Хотя такой принцип приготовления топливовоздушной смеси позволяет ощутимо экономить топливо, понадобилось немало времени, прежде чем технология получила широкое распространение.

На протяжении десятилетий компания Bosch продолжала развивать технологию непосредственного бензинового впрыска. Одним из ключевых инновационных решений стало использование лазера для выполнения отверстий в инжекторах, что позволяет им обеспечивать особо точное смесеобразование и более эффективное сгорание топлива с минимальным уровнем выбросов в атмосферу. В 2013 году за эту инновацию компании Bosch, Trumpf и Йенский университет получили самую престижную премию в области научных достижений в Германии – German Future Prize.

Топливные насосы

История изобретений Bosch для бензиновых двигателей продолжилась в 1966 году, когда специалисты компании разработали первый электрический топливный насос на основе 5-ячеечного роликового насоса для горелки на жидком топливе и электродвигателя с постоянным магнитом. Эта технология вскоре нашла свое применение в системах впрыска D-Jetronic с регулировкой по давлению во впускном коллекторе. В 1973 году Bosch одновременно представил системы бензинового впрыска L-Jetronic с измерением расхода воздуха и механико-гидравлическую K-Jetronic. В 1979 году Bosch выводит на рынок предназначенный для данных систем топливный насос, позволяющий создавать высокое давление и обеспечивать достаточную производительность.

Следующей вехой в истории развития технологий топливных насосов Bosch стал запуск в производство в 1985 году центробежного насоса. Это событие ознаменовало конец монополии роликового насоса.

Топливные насосы Bosch имеют современную конструкцию, которая используется с 1990-х годов. Это модульная конструкция, включающая успокоительный бачок, датчик уровня топлива, регулятор давления топлива. В отличие от ранее используемых магистральных насосов, погружные насосы менее подвержены коррозии и ударам, работают с меньшим нагревом и шумом.

Помимо самих насосов и погружных модулей в сборе, Bosch производит ремонтные комплекты, разработанные инженерами компании. Индивидуальные компоненты поставляются в разобранном виде в комплекте со всеми необходимыми креплениями и инструкциями. Такие комплекты позволяют  установить более совершенный топливный насос Bosch вместо насоса другого производителя.

Датчик кислорода

Еще одно значимое изобретение Bosch, имеющее славную историю, - лямбда-зонд, или датчик кислорода. Лямбда-зонд анализирует состав отработавших газов и оценивает количество содержащегося в них кислорода. Компания Bosch начала серийное производство лямбда-зондов 40 лет назад и за это время выпустила порядка 1 млрд датчиков. Благодаря появлению лямбда-зонда существенно улучшилась точность дозирования топлива, эффективность работы и экологические характеристики двигателей. В настоящий момент компания выпускает более 1 200 наименований кислородных датчиков. Вся продукция Bosch соответствует одним и тем же стандартам качества: каждый датчик проверяется на 100% рабочей температуры; корпус лямбда-зонда изготовлен из нержавеющей стали, герметично сварен лазером и тестируется при температурах до 1000°С; токопроводящая паста предварительно нанесена на резьбу датчика; для надежной и точной работы датчик покрыт патентованным двойным защитным слоем керамики.

Вода вместо бензина

Новая система впрыска воды – одно из недавних изобретений Bosch. Дело в том, что даже в самом совершенном бензиновом двигателе около 1/5 топлива тратится на задачи, не связанные непосредственно с движением автомобиля. Некоторое количество бензина используется для охлаждения двигателя вместо обеспечения поступательного движения, в особенности на высоких оборотах двигателя. Компания Bosch разработала систему, позволяющую сэкономить до 13% топлива за счет впрыска дополнительного количества воды. Перед тем как топливо воспламеняется, мелкодисперсная водяная пыль впрыскивается во впускной коллектор, охлаждая двигатель своим испарением. Экономия топлива, которую предлагает система, разработанная компанией Bosch, особенно ощутима в небольших трех- и четырехцилиндровых двигателях, наиболее распространённых в автомобилях средних размеров. Данная технология также позволяет увеличить мощность автомобильных двигателей.

Первым транспортным средством, которое демонстрирует инновационную систему водного впрыска, является трековый спорткар BMW M4 GTS.