Системы зажигания BOSCH. История развития

[Малыш]

История автомобильной техники BOSCH уходит корнями в 1887 г.

В то время только что основанная электротехническая фирма 25-летнего Роберта Боша еще не планировала выпускать оборудование для автомобилей, и сами они были редкой технической диковинкой.

Но именно тогда основатель компании по заказу одного из клиентов разработал систему, позднее сыгравшую ключевую роль в развитии автопромышленности, - устройство зажигания от магнето.

Первоначально оно предназначалось для стационарных двигателей, но в 1897 г. Роберт Бош попробовал установить подобный аппарат на трехколесный мотоцикл, желая проверить, нельзя ли использовать зажигание от магнето в транспортных средствах.

Эксперимент оказался удачным, и вскоре это устройство стало ключевым продуктом BOSCH, превратившим скромную фирму в крупного производителя автомобильного оборудования и транснациональную корпорацию.

Устройство зажигания от магнето сыграло важную роль на первом этапе автомобилизации Европы, но с середины двадцатых годов компания постепенно перешла на выпуск аккумуляторных систем зажигания, пользовавшихся большим спросом благодаря менее высокой цене.

Системы зажигания и сегодня остаются ключевой сферой компетенции BOSCH. Конечно, все эти годы они непрерывно совершенствовались, в  конечном итоге став одним из компонентов сложных систем управления двигателем. Неизменным осталось только одно - воздушно-топливная смесь по-прежнему воспламеняется электрической искрой, заставляющей работать бензиновый двигатель.

Основной компонент системы зажигания от магнето - двойной Т-образный якорь с проволочной обмоткой, вырабатывающий ток при движении в магнитном поле.

Роберта Боша нельзя считать изобретателем этого устройства: принцип действия магнето был известен еще в 1866 г., когда знаменитый Вернер фон Сименс впервые использовал его в своей динамо-машине.

В 1876 г. немецкий инженер Николаус Август Отто разработал магнитоэлектрический аппарат искрового зажигания для двигателя собственного изобретения. В 1887 г. Роберт Бош по заказу одного из клиентов изготовил первое устройство зажигания от магнето для стационарного двигателя, однако испытания показали, что оно мало подходит для повседневного использования.

Вскоре основателю компании удалось значительно усовершенствовать этот аппарат (в частности, применить более прочные подковообразные магниты), и заказы последовали один за другим. Уже к началу 1890-х годов на устройства зажигания от магнето приходилось около половины объема продаж маленькой мастерской Роберта Боша.


Зажигание от магнето в автомобиле

В ранний период развития автомобилестроения зажигание считалось 'проблемой из проблем' (по выражению Карла Бенца). Калильные трубки Готтлиба Даймлера были крайне пожароопасными, а заряда автомобильной батареи хватало всего на несколько десятков километров, поскольку никаких автономных бортовых систем подзарядки наподобие современных генераторов еще не существовало.

В 1897 г. Роберт Бош по заказу англичанина Фредерика Симмса впервые установил устройство зажигания от магнето на двигатель транспортного средства - трицикл De Dion Bouton.

Но этот эксперимент показал, что имеющаяся конструкция не подходит для автомобильного двигателя: аппарат генерировал не более 200 искр за 60 секунд, тогда как мотор De Dion Bouton работал со скоростью 1800 оборотов и требовал для зажигания 900 искр в минуту.


Система для быстрых двигателей


Изящное решение проблемы нашел управляющий фабрикой BOSCH Арнольд Церингер: тяжелый якорь с обмоткой был помещен внутрь металлической гильзы, которая двигалась вместо него.

Это изобретение, запатентованное компанией, наконец позволило создать эффективное зажигание для высокооборотных автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Но у первых систем был один существенный недостаток - сложный механизм размыкания, вырабатывавший искру в камере сгорания. Его приходилось отдельно конструировать для каждой модели двигателя; кроме того, механизм требовал регулярного обслуживания и часто выходил из строя.


Зажигание от магнето высокого напряжения


Летом 1901 г. Роберт Бош поручил своему директору по развитию Готтлобу Хонольду спроектировать аппарат зажигания без механизма размыкания.



Спустя всего несколько месяцев Г. Хонольд представил систему зажигания от магнето высокого напряжения, использующую принцип электрической дуги. Две катушки на якоре вырабатывали ток высокого напряжения, поступавший на свечу зажигания через кабельное соединение и преодолевавший расстояние между ее электродами в форме искры.


Свечи зажигания

Конструкция свечи зажигания с двумя изолированными электродами была известна еще в 1860 г. Карл Бенц первым попытался использовать подобное устройство в экспериментальных системах зажигания для бензиновых двигателей, но не добился успеха: неподходящим оказался материал, из которого изготавливались изолятор и электроды свечи.



Эту проблему решил Г. Хонольд, разработавший керамический изолятор с высоким электрическим сопротивлением и специальный жаростойкий сплав для электродов. В результате система зажигания от магнето BOSCH достигла технического уровня, гарантировавшего ей рыночный успех.


Мировой успех

Первоначально свеча зажигания была второстепенным продуктом, выпускавшимся только для комплектации главного источника доходов компании - системы зажигания от магнето (любопытно, что сегодня сама система давно ушла в прошлое, а годовой объем производства свечей BOSCH превышает 300 млн шт.).



Еще до Первой мировой войны зажигание BOSCH вошло в стандартный набор автомобильного оборудования и заняло прочные позиции на рынке, а передовая организация производства (в частности, внедрение конвейерной сборки в 1925 г.) позволила компании быстро наладить выпуск миллионов высококачественных систем.



В то же время автомобильная промышленность испытывала потребность в менее дорогой технологии воспламенения топлива: в 1930 г. зажигание от магнето стоило в среднем около 200 рейхсмарок, что равнялось двум зарплатам рабочего фабрики BOSCH и одной десятой стоимости небольшого автомобиля.


Зажигание от батареи


Компания своевременно приняла во внимание новые тенденции, и начиная с 1920 г. инженеры BOSCH работали над совершенствованием альтернативной системы зажигания, получавшей ток от батареи.

Первые подобные устройства появились еще около 1900 г., однако из-за очень небольшой емкости аккумуляторов того времени и невозможности их подзарядки во время движения были малопригодны для повседневного использования в автомобиле.

Напротив, устройства зажигания от магнето не зависели от внешних источников электричества, поскольку вырабатывали ток за счет кинетической энергии двигателя.

Ситуация изменилась в 1910 г., когда производство эффективных систем зажигания от батареи стало технически возможным благодаря появлению генераторов, способных компенсировать расход электричества в движущемся автомобиле (компания BOSCH начала выпуск генераторов в 1913 г.).

Именно это изобретение позволило в конце концов удовлетворить потребность рынка в менее дорогой технологии зажигания. Системы зажигания от батареи BOSCH, первоначально устанавливавшиеся в основном на небольшие и средние автомобили, состояли из катушки, распределителя, свечей и кабелей: катушка, питающаяся от батареи, вырабатывала ток высокого напряжения, а распределитель передавал его по проводам к свечам зажигания, между электродами которых возникала искра.

Поскольку батарея заряжалась от генератора, электроснабжение всей системы обеспечивалось целиком внутри бортовой сети. Одним из первых транспортных средств, серийно оснащавшихся зажиганием от батареи, стал четырехцилиндровый легковой автомобиль марки NAG.


Новая система берет верх


Дольше всего системы зажигания от магнето продержались в дорогих автомобилях (Horch, Maybach и др.), поскольку в этом классе их цена не имела большого значения, но к середине тридцатых годов зажигание от батареи утвердилось и в верхнем сегменте рынка.

В 1930 г. новой системой оснащались 36 из 55 моделей автомобилей, выпускавшихся в Германии.

Зажигание от магнето сохраняло прочные позиции только в авиации, где доминировало до самого конца эпохи поршневых двигателей: полная независимость от источников электроэнергии была важным преимуществом в условиях полета. В конце пятидесятых годов автомобильная промышленность начала серийный выпуск первых систем с полупроводниковыми компонентами - далеких предшественников современной бортовой электроники.



В 1958 г. компания BOSCH впервые использовала полупроводники в одном из своих продуктов - вариодном регуляторе генератора, а в 1964 г. новая технология была применена и в системах зажигания: благодаря транзисторам они больше не требовали сервисного обслуживания.

Современные системы зажигания

При разработке новых систем зажигания инженеры BOSCH стремились прежде всего добиться увеличения интервалов между сервисными мероприятиями.

Долгосрочная цель состояла в создании автомобиля, способного проехать 100 000 км без обслуживания (не считая некоторых неизбежных процедур - например, замены масла).

Так был заложен фундамент для разработки современных электронных систем зажигания, которые не только не требуют обслуживания, но и значительно сокращают объемы вредных выбросов и расход топлива.

Первым шагом в этом направлении стало появление транзисторного зажигания, где вместо подверженного быстрому износу механического контакта распределителя был использован электронный импульсный генератор Холла. Сегодня ток обычно вырабатывается отдельными катушками и подается непосредственно на свечи зажигания.

Изменилось почти все, но одно остается прежним: ни один бензиновый двигатель не будет работать без искры зажигания, впервые использованной в автомобиле Робертом Бошем.

Благодарю за предоставленную информацию компанию Бош Добро пожаловать на сайт рассылки!