Сегодня электронный впрыск топлива — стандарт даже для самой простой техники. Он устойчив к влаге, точнее дозирует топливо и в целом надёжнее старых механических систем. Но так было не всегда.

В конце 1950-х годов идея управлять подачей топлива с помощью электроники выглядела для автопрома радикальной и рискованной. Первые попытки внедрения закончились неудачей: система Electrojector, представленная в 1957 году, оказалась коммерческим провалом. Тем не менее именно она заложила основу для перехода отрасли от карбюраторов к электронному управлению — процессу, который в следующие десять лет полностью изменил автомобильные двигатели.


Дисклеймер: Прежде чем перейти к истории появления электронного впрыска топлива, мы кратко разберем, как формируется топливно-воздушная смесь и чем карбюратор принципиально отличается от EFI. Это небольшой технический ликбез — если вы хорошо знакомы с устройством двигателя и системами впрыска, этот блок можно смело пропустить и перейти к исторической части.

EFI против карбюратора: принцип работы, преимущества и недостатки

Для начала зафиксируем контекст: речь пойдёт не о двигателе в целом, а о способах подачи топлива — и о том, чем электронный впрыск принципиально отличается от карбюратора, который долгое время был стандартным решением.

Ниже — короткое напоминание базовых принципов, без углубления в детали. Если вы хорошо представляете, как устроены карбюраторные системы и EFI, этот раздел можно пропустить.

В бензиновом двигателе внутрь цилиндров — рабочих камер, в которых движутся поршни, — подаётся топливно-воздушная смесь. Цилиндров мож��т быть несколько: они служат направляющими для поршней и вместе определяют рабочий объём двигателя. Смесь воспламеняется искрой свечи зажигания, а энергия сгорания преобразуется в механическую работу через движение поршней и кривошипно-шатунный механизм.

Ключевой вопрос здесь не в самой схеме двигателя — она в целом остаётся одинаковой, — а в том, как именно формируется и подаётся топливно-воздушная смесь.

Исторически эту задачу решал карбюратор. Он смешивает воздух и бензин механическим способом: поток воздуха создаёт разрежение, которое втягивает топливо через жиклёры. Количество бензина определяется геометрией каналов, настройками и текущими условиями работы двигателя. Система простая и наглядная, но плохо приспособленная к точной дозировке и быстрым изменениям режима — температуре, нагрузке, высоте над уровнем моря и износу компонентов.

Электронный впрыск решает ту же задачу иначе. Вместо механического разрежения топливо подаётся через форсунки, а его количество рассчитывается управляющим блоком на основе данных датчиков. Это позволяет точнее контролировать состав смеси, стабильнее работать в разных режимах и лучше соответствовать требованиям по эффективности и выбросам.

Именно этот переход — от механического смешивания к управляемой электроникой подаче топлива — и станет основным предметом разговора дальше.

Принцип работы бензинового четырехтактного двигателя. Подробно с этим мы разбирались в статье про историю появления дизельного двигателя
Принцип работы бензинового четырехтактного двигателя. Подробно с этим мы разбирались в статье про историю появления дизельного двигателя

Рассмотрим карбюраторный двигатель — именно с него начинается эта история.

Во время такта впуска (одного хода поршня) поршень в цилиндре движется вниз, создавая разрежение. Открывается впускной клапан, и в цилиндр поступает не чистый бензин, а уже готовая топливно-воздушная смесь. Бензин сам по себе не горит: для сгорания ему нужен кислород, поэтому смешивание топлива с воздухом происходит заранее.

В карбюраторных системах эта смесь формируется непосредственно перед впуском в цилиндр — в карбюраторе. Поток воздуха, проходя через сужение (диффузор), ускоряется и создаёт разрежение, которое втягивает бензин через жиклёры. Топливо распыляется, смешивается с воздухом, и уже в таком виде смесь попадает во впускной коллектор, а затем в цилиндры.

Задача карбюратора — обеспечить приемлемое соотношение топлива и воздуха в разных режимах работы двигателя: на холостом ходу, при разгоне и под нагрузкой. Всё это достигалось исключительно механическими средствами — геометрией каналов, жиклёрами и заслонками. Именно эта механическая логика и стала со временем главным ограничением карбюратора — дальше разберёмся, как он устроен и почему это оказалось проблемой.

Карбюратор

Карбюратор состоит из нескольких ключевых узлов:

  • Поплавковая камера. Небольшой резервуар с бензином, в котором поддерживается постоянный уровень топлива. За это отвечает поплавок, связанный с запорной иглой: когда уровень повышается, подача топлива от бензонасоса перекрывается, когда падает — снова открывается. Принцип работы похож на бытовые поплавковые клапаны, но здесь важна точность поддержания уровня.

  • Диффузор. Воздушный канал с сужением, через который проходит поток воздуха. В зоне сужения скорость потока возрастает, а давление падает — это и есть эффект Вентури. Именно возникающее разрежение используется для подсоса топлива.

  • Жиклёр. Калиброванное отверстие малого диаметра, через которое бензин из поплавковой камеры поступает в диффузор. Под действием разрежения топливо выходит тонкой струёй и распыляется в воздушном потоке, образуя топливно-воздушную смесь.

  • Главная дроссельная заслонка. Поворотная пластина в воздушном канале, положение которой связано с педалью газа. Она регулирует количество смеси, поступающей во впускной коллектор и далее в цилиндры.

  • Воздушная заслонка («подсос»). Дополнительная заслонка, уменьшающая подачу воздуха. За счёт этого смесь обогащается бензином, что необходимо при холодном запуске двигателя.

Слева — примитивная схема работы карбюратора, справа — карбюратор от ВАЗ-2107
Слева — примитивная схема работы карбюратора, справа — карбюратор от ВАЗ-2107

Важно зафиксировать: со временем карбюраторные системы почти полностью были вытеснены инжекторными, то есть системами впрыска топлива, где подача бензина осуществляется форсунками под управлением электроники. Карбюраторы действительно проще в обслуживании и ремонте, но их ограничения оказались слишком существенными для современных требований к надёжности, экономичности и экологичности.

Недостаток №1: ненадёжность в эксплуатации. Карбюратор — это система с большим количеством мелких механических элементов и каналов, чувствительных к износу и загрязнениям. Рассохшиеся уплотнения приводят к подсосу лишнего воздуха и обеднению смеси, засорённый жиклёр — к нестабильному распылу топлива, проблемы с игольчатым клапаном — к переобогащению. Все эти отклонения напрямую сказываются на работе двигателя: он начинает хуже заводиться, теряет мощность, работает рывками и становится чувствительным к внешним условиям. 

Недостаток №2: ограниченная адаптация к режимам работы. Несмотря на дополнительные механизмы вроде экономайзеров и корректирующих контуров, карбюратор не способен точно подстраиваться под разные условия — холодный пуск, резкое ускорение, движение под нагрузкой или экономичный режим. Он не измеряет состав смеси и параметры работы двигателя, а лишь реагирует на разрежение и положение заслонок. В результате тонкая настройка карбюратора всегда остаётся компромиссом: улучшая работу в одном режиме, приходится мириться с ухудшением в другом. 

Условно резко нажали на педаль чуть плавнее газа: «легкий» воздух через дроссельную заслонку засосался быстро, а жиклер и ускорительный насос не успели подать «тяжелый» бензин — провал в разгоне. 

Недостаток №3: зависимость от температуры и высоты. Поднялись в горы, давление упало — объем подаваемого воздуха снизился, смесь получилась переобогащенной. Запускаете зимой? Бензин в поплавковой камере более густой, и при распылении получаются более крупные капли. В цилиндры поступает бедная смесь, и никакой «подсос» тут не спасет, приходится ждать. 

Недостаток №4: расход топлива. Все очевидно — раз система не знает точно, сколько нужно подмешивать бензина, на дистанции его расход всегда будет больше.

Недостаток №5: экология. Не будем спорить, а лишь зафиксируем факт: карбюраторные двигатели действительно дают более высокие выбросы CO и HC (несгоревших углеводородов) по сравнению с системами впрыска. Это связано с тем, что карбюратор не способен стабильно поддерживать стехиометрическое соотношение топлива и воздуха, необходимое для полного сгорания и корректной работы систем нейтрализации выхлопа.

EFI

Но что, если состав топливно-воздушной смеси можно не угадывать механически, а рассчитывать и корректировать в реальном времени — с учётом температуры, нагрузки, оборотов и других факторов? Именно так и работает система электронного впрыска топлива (EFI). Кратко разберёмся, как она устроена.

В основе EFI лежит принцип разделения задач. Подача топлива и управление количеством воздуха больше не связаны напрямую механикой — ими управляет электроника.

  • Топливный насос с регулятором давления подаёт бензин из бака в систему и поддерживает в топливной магистрали стабильное, заранее заданное давление. Это не «управляющий» элемент, а базовое условие работы системы: давление должно оставаться постоянным независимо от режима двигателя.

  • Топливная рейка (рампа) — это общий коллектор, в котором топливо находится под этим постоянным давлением и распределяется по форсункам.

  • Форсунки (инжекторы) — электромагнитные клапаны. Когда электронный блок управления подаёт на них электрический импульс, клапан открывается на доли секунды и впрыскивает строго дозированное количество топлива. Объём впрыска определяется не давлением, а длительностью открытия форсунки.

  • Электронный блок управления (ЭБУ) — «мозг» системы. Он собирает данные с датчиков, рассчитывает оптимальный состав смеси и решает, на какое время открыть каждую форсунку.

  • Датчики обеспечивают обратную связь: они сообщают ЭБУ, сколько воздуха поступает в двигатель, в каком он режиме, прогрет ли он, каковы обороты и насколько эффективно сгорает смесь. На основе этих данных система постоянно корректирует подачу топлива.

Таким образом, в EFI давление топлива остаётся постоянным, а точная дозировка достигается за счёт электроники. Это и отличает электронный впрыск от карбюратора, где смесь формируется «на глаз» — за счёт геометрии каналов и разрежения. 

Иллюстрация работы GDI (непосредственного впрыска топлива): синяя стрелка показывает, как через впускной клапан механически подается воздух. Желтым показано топливо, распыляемое форсункой 
Иллюстрация работы GDI (непосредственного впрыска топлива): синяя стрелка показывает, как через впускной клапан механически подается воздух. Желтым показано топливо, распыляемое форсункой 

Какие данные использует система управления впрыском? Электронный блок управления (ЭБУ) постоянно собирает информацию о состоянии двигателя и условиях его работы, опираясь на показания нескольких датчиков, считывающих такие показатели:

  • Массовый расход воздуха (MAF) — показывает, сколько воздуха в реальности поступает в двигатель с учётом температуры и плотности.

  • Положение дроссельной заслонки — — показывает, насколько открыт дроссель и какую нагрузку в данный момент задаёт водитель. По этому сигналу ЭБУ понимает, как быстро и в каком объёме нужно изменить подачу топлива и воздуха.

  • Температура охлаждающей жидкости — позволяет определить, прогрелся ли двигатель до рабочей температуры, и скорректировать состав смеси при холодном пуске.

  • Температура поступающего воздуха — используется для поправок на плотность воздуха, которая меняется в зависимости от погоды и времени года.

  • Давление во впускном коллекторе (MAP) — отражает уровень разрежения и текущую нагрузку на двигатель. В некоторых системах дополнительно используется датчик атмосферного давления.

  • Обороты коленчатого вала — необходимы для синхронизации впрыска и зажигания, а также для связи состава смеси с реальной нагрузкой и режимом работы двигателя.

  • Параметры холостого хода — позволяют системе поддерживать стабильную работу двигателя, когда педаль газа не нажата.

  • Напряжение бортовой сети — влияет на работу форсунок и других исполнительных механизмов, поэтому учитывается при расчётах.

  • Содержание кислорода в выхлопе (лямбда-зонд) — по этому сигналу ЭБУ оценивает, насколько полно сгорает смесь, и может точно корректировать её состав в замкнутом контуре.

Простая схема работы EFI
Простая схема работы EFI

Преимущества очевидны: мы получаем автономную систему, которая подстраивается под множество факторов и дозирует топливо ровно так, как нужно в этот момент времени. Если через секунду условия изменятся, состав топливо-воздушной смеси тоже изменится и будет оптимальным.

Какие недостатки?

Недостаток № 1: цена. Электронные системы впрыска конструктивно сложнее карбюраторов: они требуют датчиков, управляющего блока и исполнительных механизмов, что увеличивает себестоимость.

Недостаток №2: сложность. В случае неисправности нужно подключаться к ЭБУ и проводить диагностику. Хотя для многих автосервисов это уже давно не проблема. А тюнинг-центры могут даже перепрошить компьютер, чтобы настроить работу под водителя. 

Недостаток №3: чувствительность к топливу. Форсунки работают на определенном давлении и составе топлива. Небольшие отклонения в плане загрязнения или октанового числа, и электроника уже начинает сходить с ума. 

Возможно, читатели укажут на еще какие-то недостатки в комментариях — автор будет очень благодарен. Ну и разумеется, мы не говорили про нюансы работы и прочее. Например, на Хабре есть замечательная статья про работу инжектора, если кому-то интересно глубже погрузиться в техническую часть.  

Мы же расскажем, как именно появилась электронная система впрыска топлива. 

Как в Bendix создали первую электронную систему

Конечно, ограничения карбюратора были хорошо известны производителям бензиновых двигателей — и не только в автомобилестроении. Особенно остро они проявлялись в авиации. Перепады высоты меняли плотность воздуха, а низкие температуры приводили к обмерзанию диффузора и нарушению состава смеси. С этими проблемами пытались бороться инженерно: появлялись карбюраторы с подогревом и более сложными регулировками, но принципиально это не решало задачу.

Образование льда в авиационных карбюраторах до сих пор может стать проблемой
Образование льда в авиационных карбюраторах до сих пор может стать проблемой

Поэтому уже к концу 1930-х годов авиастроители начали отказываться от карбюраторов в пользу систем непосредственного впрыска топлива. Эти системы оставались полностью механическими, но работали иначе: топливо подавалось в цилиндры под давлением с помощью насосов и дозировалось не разрежением, а точной механикой. Такие решения использовались, например, в двигателях Junkers Jumo 210, Daimler-Benz DB 601, BMW 801 и АШ-82.

В 1929 году Bendix Corporation выделило подразделение Bendix Aviation. Оно было сосредоточено на двух направлениях: 

  • Гидравлических тормозных системах (основное направление и для головной компании в те годы);

  • Карбюраторах высокого давления — без поплавка, с четырьмя камерами, которые были лишены проблем во время изменения высоты и совершения маневров.  

Крайне хитроумное устройство. Более подробно про авиационные карбюраторы Bendix-Stromberg можно прочитать в этом материале
Крайне хитроумное устройство. Более подробно про авиационные карбюраторы Bendix-Stromberg можно прочитать в этом материале

В 1940-х годах разработкой авиационных карбюраторов в компании Bendix Aviation занимался молодой инженер Роберт Уинфилд Саттон. Уже в начале 1950-х он всерьёз увлёкся идеей отказаться от карбюратора вовсе и заменить его системой электронного впрыска топлива. Причём речь шла именно об автомобилях — в авиации и автоспорте к этому моменту уже применялись системы непосредственного впрыска, пусть и полностью механические.

В отличие от карбюратора, такие системы не полагались на разрежение во впуске. Топливо подавалось под давлением и дозировалось насосами и механическими регуляторами, что обеспечивало более точную работу в разных режимах. Один из известных примеров — система Rochester Ramjet, устанавливавшаяся на Chevrolet Corvette с середины 1950-х до 1965 года. Однако сложность, высокая стоимость и требовательность к настройке делали такие решения малопригодными для массовых автомобилей.

Саттон видел в электронике способ упростить и одновременно сделать систему точнее. Так сформировались требования к будущей системе Electrojector — по сути, перечень проблем, которые карбюратор и чисто механический впрыск решали лишь частично.

Будущая система должна была обеспечивать:

  • оптимальное соотношение воздуха и топлива при разных оборотах и нагрузках двигателя;

  • обогащение смеси при холодном пуске с автоматическим уменьшением по мере прогрева;

  • стабильную работу на холостом ходу, где двигатель особенно чувствителен к составу смеси;

  • кратковременное обогащение при резком ускорении, чтобы избежать «провала» при нажатии на педаль газа;

  • обогащение при полной нагрузке для достижения максимальной мощности;

  • автоматическую компенсацию изменений высоты над уровнем моря и плотности воздуха;

  • отключение подачи топлива при торможении двигателем для снижения расхода и выбросов.

В 1953 году Саттон вместе с другим инженером Уинклером понял, как это можно сделать: достаточно использовать соленоидные клапаны, которые будут управляться электронным блоком. Правда, подобные идеи уже пытался реализовать миланский инженер Оттавио Фускальдо на Alfa Romeo 6C 2500, но массовой машина не стала. 

Идея Electrojector заключалась в следующем. Форсунки предполагалось подключить к общей топливной магистрали, от которой топливо подавалось бы дозированно в каждый цилиндр. Создание и поддержание давления в системе должен был обеспечивать топливный насос с фильтром. Количество подаваемого топлива определялось бы длительностью электрического импульса, подаваемого на соленоид форсунки, — на основе показаний датчиков и расчётов управляющей электроники.

По своей логике такая схема уже была очень близка к современным системам EFI, хотя на практике она сталкивалась с серьёзными технологическими ограничениями своего времени.

Общая схема подачи топлива. Насос развивал давление до 20 psi, или порядка 1,4 атмосферы
Общая схема подачи топлива. Насос развивал давление до 20 psi, или порядка 1,4 атмосферы

Проблема была в «железе» и в электронике. Нужных форсунок-клапанов — быстрых и при этом достаточно дешёвых для массового автомобиля — тогда просто не существовало. Не было и интегральных схем, на которых можно было бы собрать компактный электронный блок управления. Тем не менее инженеры Bendix за четыре года, с 1953 по 1957-й, нашли рабочее решение.

Ниже — из чего состояла система и как она работала.

Форсунки

Саттон и Уинклер перебрали десятки вариантов, прежде чем вышли на удачную конструкцию. Топливо подавалось к форсунке по подводящему каналу в верхней части корпуса. Движущийся шток открывал перепускное отверстие, а на выходе стояло регулируемое сопло, через которое бензин распылялся. После импульса шток возвращала в исходное положение мощная пружина.

Такая компоновка дала нужное время срабатывания, невысокое энергопотребление и приемлемую себестоимость. Последнее было критично: систему делали с прицелом на массовый рынок, где покупатели вряд ли стали бы заметно переплачивать за новую технологию.

Устройство соленоидного клапана, подающего топливо в цилиндры
Устройство соленоидного клапана, подающего топливо в цилиндры

Селектор сигналов

Инженеры Bendix понимали, что Electrojector нужно сделать таким, чтобы минимизировать переделки в автомобиле. Тогда им пришла в голову оригинальная идея. Подающие топливо клапаны должны открываться в определенный такт цилиндра. А значит, этот момент легко определить, используя готовую электрическую систему распределения зажигания — «трамблер»

Чтобы связать механику двигателя с электроникой впрыска, инженеры Bendix использовали доработанный узел зажигания. Под стандартную крышку распределителя зажигания устанавливали дополнительный коммутатор — фактически надстройку над штатным механизмом. В результате получалась многослойная конструкция, своеобразный «бутерброд».

Этот коммутатор включал два набора контактов:

  • Первый работал как селектор сигналов: за каждые два оборота коленчатого вала он формировал стольк�� импульсов замыкания и размыкания, сколько цилиндров было в двигателе. Эти импульсы задавали момент впрыска — то есть указывали, когда именно должна сработать форсунка для конкретного цилиндра. Сигнал с этого блока поступал в электронный управляющий модуль, который называли «модулятором».

  • Второй набор контактов принимал уже обработанный сигнал от модулятора и передавал его на соответствующую форсунку. Именно здесь импульс превращался в команду: открыть соленоидный клапан на строго заданное время и затем закрыть его.

Схема работы электрической коммутации: импульсы поступают в электронный блок, где модифицируются — становятся длиннее или короче
Схема работы электрической коммутации: импульсы поступают в электронный блок, где модифицируются — становятся длиннее или короче

Электронный блок («модулятор»)

Сам модулятор решал относительно простую, но ключевую задачу. Он не определял момент впрыска — за это отвечал селектор сигналов, связанный с механикой двигателя. Задача электроники была другой: изменить длительность импульса, то есть время, в течение которого форсунка оставалась открытой. А значит — количество впрыснутого топлива.

Как именно это работало, проще всего понять на примере основного датчика системы. В Electrojector использовался датчик абсолютного давления во впускном коллекторе. Он был полностью аналоговым: внутри находилась подпружиненная диафрагма, механически связанная с потенциометром. При снижении давления во впуске (например, при закрытом дросселе) сопротивление возрастало; при росте давления — уменьшалось. Изменение сопротивления напрямую влияло на работу модулятора, который увеличивал или уменьшал ширину управляющего импульса.

Таким образом, механика двигателя задавала момент впрыска, а электроника — количество топлива в каждом цикле.

Предположим, давление во впускном коллекторе упало. Для системы это сигнал о снижении нагрузки и изменении условий работы двигателя. Чтобы сохранить правильное соотношение топлива и воздуха, модулятор должен увеличить длительность открытия форсунки — то есть расширить импульс и подать больше топлива, предотвращая обеднение смеси.

Электрическая схема электронного блока из патента
Электрическая схема электронного блока из патента

Вот ровно это и делает электронный блок: пропускает исходный сигнал с селектора через цепь датчика давления, и в зависимости от значения сопротивления (другими словами, текущего давления), получается некоторая «базисная» ширина импульса.  

Характеристика сопротивления датчика давления: сопротивление меняется, что влияет на ширину импульса
Характеристика сопротивления датчика давления: сопротивление меняется, что влияет на ширину импульса

В первоначальной версии электронный блок был собран на вакуумных лампах. Для автомобильного применения это быстро стало проблемой: лампам требовалось время на прогрев, а энергопотребление оказывалось слишком высоким для бортовой сети того времени.

К середине 1950-х ситуация изменилась. Транзисторы стали достаточно массовыми для практического использования, и в 1956 году Саттон пересобрал электронный блок полностью на них. Это решение радикально уменьшило габариты и массу устройства, а также снизило потребляемый ток до примерно 3,5 А — уровня, уже совместимого с серийными автомобилями. 

Всего было изготовлено четыре версии «модулятора». На фото, хоть и в низком качестве, можно видеть, как менялась компоновка и размер. Последний вариант уже собран на транзисторах
Всего было изготовлено четыре версии «модулятора». На фото, хоть и в низком качестве, можно видеть, как менялась компоновка и размер. Последний вариант уже собран на транзисторах

Датчики

В системе Electrojector использовался целый набор датчиков — все они были полностью аналоговыми и работали как часть единой электрической цепи. Их задача заключалась не в том, чтобы по отдельности «командовать» впрыском, а в том, чтобы совместно корректировать длительность управляющего импульса, который формировал модулятор.

Базовая логика выглядела так. Частота импульсов определялась оборотами двигателя — то есть механикой его работы. Ширина импульса, а значит и количество впрыскиваемого топлива, в первую очередь зависела от давления во впускном коллекторе, о чём мы говорили выше.

Помимо этого, в цепь модулятора последовательно подключались и другие датчики, каждый из которых вносил свою поправку в итоговую длительность импульса. В Electrojector использовались такие датчики:

  • положения дроссельной заслонки;

  • высоты;

  • ускорения и разряжения;

  • температуры поступающего воздуха;

  • температуры охлаждающей жидкости;

  • оборотов двигателя.

Все эти элементы инженеры Bendix фактически проектировали заново и тщательно согласовывали между собой — так, чтобы диапазоны измерений и изменения сопротивлений укладывались в общую электрическую логику системы. 

На иллюстрации — лишь некоторые датчики, используемые в системе электронного впрыска топлива Bendix
На иллюстрации — лишь некоторые датчики, используемые в системе электронного впрыска топлива Bendix
Датчик температуры — биметаллическая пружина с реостатом. В зависимости от значения сопротивления, электронный блок автоматически увеличивал длительность подачи смеси при холодном двигателе
Датчик температуры — биметаллическая пружина с реостатом. В зависимости от значения сопротивления, электронный блок автоматически увеличивал длительность подачи смеси при холодном двигателе
По датчику высоты электронный блок автоматически изменял состав смеси, компенсируя низкое атмосферное давление
По датчику высоты электронный блок автоматически изменял состав смеси, компенсируя низкое атмосферное давление

В итоге тестирование системы Electrojector закончили в 1956 году, и Bendix начала рекламировать продукт, ожидая невероятных продаж и нового будущего автомобилестроения. Но к сожалению, что-то пошло не так. 

Общая схема работы системы, для понимания алгоритма
Общая схема работы системы, для понимания алгоритма

Более подробно с описанием работы всех компонентов системы Electrojector можно познакомиться в следующих материалах:

Почему Electrojector провалился, и как его заменил D-Jetronic

В 1956 году Bendix Corporation активно продвигала Electrojector в отраслевых журналах, ориентируясь на две целевых аудитории — автопроизводителей и сервисы, которые модифицировали машины по запросу клиентов. 

«Вы можете забыть про проблемы карбюратора: легкий запуск зимой, стабильный расход топлива, быстрая реакция на педаль газа», — писали в одном из журналов. 

Одна из многочисленных рекламных статей. Bendix реально вложили в маркетинговую кампанию десятки тысяч долларов
Одна из многочисленных рекламных статей. Bendix реально вложили в маркетинговую кампанию десятки тысяч долларов

И вроде как это сработало. В 1957 году на Electrojector обратила внимание компания American Motors. Стремясь отстроиться от «Большой тройки» (General Motors, Ford и Chrysler), руководитель Джордж Ромни делал ставку на средние по размеру автомобили, но с акцентом на мощь и функциональность. И система электронного впрыска топлива идеально соответствовала этой стратегии. 

Для дебюта была выбрана модель Rambler Rebel, с двигателем V8 объемом 5,4 литра — предшественник эры маслкаров. Electrojector фигурировал как брошюрах, так и на выставках. Казалось, что вместе со стартом продаж детище Саттона ждет триумфальный успех.

Electrojector на Нью-Йоркском автосалоне 1957 года
Electrojector на Нью-Йоркском автосалоне 1957 года

Однако выяснилось, что датчик температуры с биметаллической пружиной в холодную погоду работал плохо: обороты на холостом ходу плавали, двигатель прогревался очень долго. Дать время на исправление в American Motors не решились и оборудовали все машины четырехкамерными карбюраторами Carter WCFB. 

В 1958 году на Electrojector обратил внимание Chrysler. Инженеры провели множество тестов и признали — в оригинальной системе было много проблем. Вот лишь некоторые:

  • Время срабатывания клапанов было слишком большим — порядка 9 мс для закрытия, что примерно в 10 раз дольше, чем предполагалось. И намного больше, чем средняя ширина импульса впрыска — от 1 до 4,3 мс. 

  • Клапаны не обеспечивали нужную герметичность — топливо в жидком состоянии могло попасть внутрь цилиндра. 

Система Electrojector возвращала «избыток» топлива из топливной рампы под давлением в бак, поддерживая постоянную циркуляцию. Но из-за отсутствия системы улавливания топливных паров (EVAP), потери топлива в атмосферу были довольно большими.

На иллюстрации слева — переработанная инженерами Chrysler конструкция соленоидного клапана. Справа — оригинальная, не обеспечивающая нормального времени закрытия
На иллюстрации слева — переработанная инженерами Chrysler конструкция соленоидного клапана. Справа — оригинальная, не обеспечивающая нормального времени закрытия

За год инженеры Chrysler смогли переработать часть компонентов и улучшить характеристики, хотя большинство проблем все же так и остались нерешенными. И только тогда автогигант начал рекламировать продукт Bendix: он предлагался в качестве опции для моделей Plymouth, Dodge, DeSoto, Chrysler и Imperial. 

И знаете, сколько всего было куплено автомобилей с первым в истории электронным впрыском топлива? 35 штук. 

Chrysler подходил к выбору системы намного осторожнее American Motors, прежде чем предлагать его клиентам
Chrysler подходил к выбору системы намного осторожнее American Motors, прежде чем предлагать его клиентам

В чем же была причина? Почему люди массово не ездили на автомобилях с электронной системой впрыска топлива еще с 60-х годов? Все просто: 

  • Самая главная причина — стоимость. Опция стоила 637 долларов (!!!), что было целой кучей денег по тем временам. Например, для Rambler Rebel цена составляла 395 долларов, что тоже было дороговато. 

  • Другая проблема — Bendix была настолько сложной, что ни один из механиков не брался за исправление неисправностей с ней. 

И не менее занятно, что из этих 35 проданных автомобилей все были переоборудованы на карбюраторы в следующие 10 лет, кроме одной модели DeSoto 361ci, сохраненной владельцем на память.

Считается, что этот кабриолет DeSoto Adventurer — единственный сохранившийся автомобиль Chrysler с оригинальной системой Electrojector
Считается, что этот кабриолет DeSoto Adventurer — единственный сохранившийся автомобиль Chrysler с оригинальной системой Electrojector

Дальше Bendix не могла позволить себе тратить ресурсы на Electrojector, и в 1960 году проект свернули. Как заметил один из руководителей:

«Наша система EFI не добавляла потребителям большей ценности, чем карбюратор за 10 долларов. Но зато стоила в 30 раз дороже и даже больше» 

Казалось бы, на этом — все. Но в 1966 году в Калифорнии впервые появился жесткий регламент на выбросы CO и HC, позже расширенный в рамках федерального Clean Air Act. И стало понятно, что если в ближайшее десятилетие все производимые автомобили не будут соответствовать новым стандартам (а с карбюраторами это будет делать все сложнее), автопроизводители столкнутся с серьезными проблемами. 

Первой компанией, которая поняла, куда дует ветер, стала Bosch. Она приступила к разработке D-Jetronic (от немецкого Druck, то есть управляемая по давлению), точно понимая, что до Европы экологические веяния также доберутся совсем скоро.  

Фактически D-Jetronic была очень похожа на Electojector: использовался основной датчик абсолютного давления во впускном коллекторе, определяющий «базовую» ширину импульсов, и несколько дополнительных «корректирующих» датчиков. Но только немецкие инженеры доработали все проблемные моменты вроде негерметичных клапанов, проблем на холостом ходу и прочего, что не смогли закончить инженеры Chrysler. 

Блок управления по-прежнему остался полностью аналоговым: вся схема была построена на 25 транзисторах. Собственно, причина такой схожести крылась в том, что Bosch просто выкупил патенты Bendix

Схема работы D-Jetronic подробно описана в этой статье Германа Шолля в 1969 году 
Схема работы D-Jetronic подробно описана в этой статье Германа Шолля в 1969 году 

В 1968 году Volkswagen устанавливает D-Jetronic на свои автомобили Type 3. Причем на рынке США с 1968 по 1973 годы EFI система уже считалась стандартным оборудованием. Позже она ставилась на Porsche 914/4, Mercedes-Benz W114 и других — всего ее использовали 18 автопроизводителей.

Volkswagen Type 3 стал первым массовым автомобилем с электронным впрыском топлива
Volkswagen Type 3 стал первым массовым автомобилем с электронным впрыском топлива

Видя успех своего первого детища, Bosch продолжила развивать серию Jetronic:

  • K-Jetronic (70-е) — система непрерывного впрыска топлива, в которой измерялся поток входящего воздуха, и по нему уже регулировался объем смеси. 

  • L-Jetronic (70-е) — более совершенная система, в которой впервые использовались интегральные микросхемы и лямбда-зонд.

  • Motronic (80-е) — уже наиболее приближенная к современному варианту электронных систем впрыска топлива, с датчиком массового расхода воздуха и полноценным ЭБУ на базе микроконтроллера.

Говорят, что история помнит победителей. И Bosch действительно сумел сделать рабочий продукт, которым оснащались миллионы автомобилей вплоть до 80-х годов. Но важно понимать, что каждый D-Jetronic буквально нес в себе ДНК Electrojector — с той же логикой, схемой и общей идеей. 

И если бы не усилия Роберта Саттона и его коллег из Bendix, пусть и с учетом оглушительного провала… Кто знает, как бы повернулась история автомобилестроения и на чем бы мы сейчас ездили?


НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:

-15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS