JUŻ STAROŻYTNI RZYMIANIE…: WTRYSK PALIWA

 

O wtrysku paliwa pierwszy raz przeczytałem w książce Zdzisława Podbielskiego. To była książka o pojazdach niemieckich, więc wtryskowe wersje przeróżnych modeli były tam oznaczone literką E, jak Einspritzung. Wtedy jeszcze nie całkiem wiedziałem, o co z tym wtryskiem biega, ale z kontekstu wnioskowałem, że to coś fajnego, zarezerwowanego dla lepszych samochodów. W pozostałych książkach Podbielskiego – poświęconych pojazdom francuskim, włoskim i japońskim – modele wtryskowe nosiły oznaczenie “i” (zwykle literą małą, bo w językach innych niż niemiecki wielkich liter nie stosuje się do każdego rzeczownika). Oczywiście dalej chodziło o modele z górnej półki, bo standardem pozostawał gaźnik.

Jeszcze pod koniec lat 90-tych, kiedy powoziłem partacko zagazowanym Mercedesem  280 CE, niektórzy dziwili się, że auto z 1979r. miało zasilanie wtryskowe – bo to przecież całkiem świeży wynalazek, komputer i w ogóle. Z powodu takich wyobrażeń jedną z serii blogowych wpisów poświęciłem wynalazkom starszym niż powszechnie się myśli. Jednym z nich jest właśnie wtrysk benzyny.

O wczesnych układach wtrysku opowiadały dotąd dwa artykuły – opisujące boschowskie systemy D-Jetronic i K-Jetronic. Tutaj była już niespodzianka, bo ten pierwszy – ze sterowaniem elektronicznym – pojawił się wcześniej od drugiego, czysto mechanicznego, co w opiniach wielu przeczy logice. Dziś będą – być może – niespodzianki kolejne, bo układy Boscha nie były rozwiązaniami pionierskimi: już długo przed nimi istniały systemy wtrysku benzyny, zarówno mechaniczne, jak i elektroniczne. Co więcej, te najwcześniejsze wtryskiwały benzynę wprost do komory spalania – co po raz kolejny burzy współczesną narrację, prezentującą wtrysk bezpośredni jako coś bardziej zaawansowanego i nowocześniejszego od wtrysku pośredniego. Prześledźmy zatem, jak to się wszystko zaczęło.

***

Wagę przygotowania odpowiedniej mieszanki paliwowo-powietrznej opisałem w artykule o gaźnikach, więc nie będę się powtarzał. Pomysł z wtryskiwaniem dokładnie odmierzonej dawki paliwa, zamiast polegania na wysoce nieprecyzyjnych urządzeniach rozpylających, pochodzi oczywiście z silników Diesla, gdzie innej możliwości nie ma. W jednostkach z zapłonem iskrowym po raz pierwszy zastosowała go lotnicza firma Junkers. W którym roku? Otóż, uwaga – w 1916-tym!! Szok, prawda?

Pierwotną ideą inżynierów Junkersa był samolot z napędem dieslowskim, już wtedy uważanym za bardziej ekonomiczny i niezawodny (układ zapłonowy był najsłabszym ogniwem ówczesnych motorów benzynowych). Sprawę odłożono z uwagi na wysoką masę diesli, a także pruski ministerialny nakaz stosowania w wojsku ujednoliconego paliwa silnikowego – benzyny lub benzolu, w dowolnych proporcjach. Junkers zbudował wtedy lotniczego, benzynowego dwusuwa z sześcioma cylindrami, pojemnością 17 litrów i godną uwagi mocą 475 KM. Ponieważ wystąpiły problemy z niekontrolowanymi samozapłonami w skrzyni korbowej, konstruktorzy, którzy chwilę wcześniej pracowali nad lotniczym dieslem, pomyśleli o wtryskiwaniu benzyny bezpośrednio do komory spalania.

Seryjny dwusuw z bezpośrednim wtryskiem nazywał się Junkers Fo.2 i w 1917r. został zaoferowany pruskiej marynarce wojennej, do napędu łodzi. Wynalazek nie działał idealnie – często przegrzewały się świece zapłonowe, co usiłowano zwalczyć ich wodnym chłodzeniem i drastycznym obniżeniem sprężania – ale był używany w praktyce. Podobną zasadę skopiował Daimler (wtedy jeszcze nie -Benz), prezentując wtryskową wersję swego czterosuwowego, lotniczego silnika D IVa, o pojemności 21,7 litra. W stosunku do wersji gaźnikowej moc wzrosła o 15%, znikło wypadanie zapłonów, a co ważniejsze – ciągłości zasilania nie zaburzały najdziksze nawet ewolucje powietrzne.

Traktat Wersalski zabronił Niemcom rozwijania wojskowej techniki lotniczej, ale w latach 30-tych do badań powróciły firmy Junkers i Bosch. Zastosowanie bezpośredniego wtrysku w silnikach BMW Va natychmiastowo podniosło moc o 17%, przy równoczesnym obniżeniu zużycia paliwa. Układy wtryskowe ułatwiły też adaptację do coraz wyższych pułapów osiąganych przez ówczesne samoloty (bez ustawicznych regulacji w locie), umożliwiły wydłużenie czasu jednoczesnego otwarcia zaworu ssącego i wydechowego do nawet 100 stopni obrotu wału (co pomagało dokładnie usuwać spaliny, bez ucieczki świeżej mieszanki do wydechu), oraz poprawiły chłodzenie komory spalania, co z kolei podniosło sprawność energetyczną.

Ówczesne urządzenia wtryskujące benzynę przypominały systemy dieslowskie. Przykładowo, pompy wtryskowe były identyczne, z magazynowej półki, a wtryskiwacze działały na tej samej zasadzie (zaworek iglicowy), choć szybko opracowano ich końcówki z wieloma dyszami i zintegrowane filtry paliwa. Przejściowo stosowano niewielki dodatek oleju do benzyny, dla smarowania całego systemu, ale wtedy pojawiało się spalanie stukowe, więc z tego zrezygnowano. Pierwszymi seryjnie produkowanymi silnikami z wtryskiem benzyny zostały od 1937r. Junkers Jumo 210, Daimler-Benz 601/603/605, oraz BMW 132F.

W ciągu niecałej dekady rozwoju, 1934-44r., lotnicze silniki Daimler-Benz prawie podwoiły swe moce (z niecałego 1.000 na 1.800 KM) – przede wszystkim dzięki modyfikacjom wykorzystującym potencjał wtrysku bezpośredniego

Foto: Roland Turner, Licencja CC

Każdy użytkownik klasycznego diesla z łatwością rozpozna szeregową pompę wtryskową Boscha

Foto: Onkel Dittmeyer, Licencja CC

***

W firmie Daimler-Benz rozwojem systemów wtrysku benzyny kierował inż. Hans-Otto Scherenberg, zatrudniony w 1935r., zaraz po ukończeniu studiów, i ściśle współpracujący z szefem działu badań i rozwoju, Fritzem Nallingerem. Geneza pomysłu była podobna jak u Junkersa – Scherenberg odpowiadał bowiem za wielkolitrażowe silniki spalinowe, a więc jednocześnie marynistyczne diesle i benzynowe jednostki lotnicze (w 1942r. obronił pracę doktorską na temat eksploatacji i modyfikacji silników spalinowych na dużych wysokościach).

Gdy nastał pokój, Niemcom po raz drugi zabroniono rozwijania techniki wojskowej, a Scherenberg dostał zakaz kontynuowania dotychczasowej pracy. Zatrudniał się więc w mniejszych firmach, w tym w biurze konstrukcyjnym inż. Adolfa Schnürle – wynalazcy efektywnego silnika dwusuwowego z przepłukiwaniem zwrotnym (czyli tego, jaki znamy z niemal wszystkich zastosowań powojennych). Tam zauważył, że wtrysk bezpośredni doskonale nadaje się do dwusuwów, a to ze względu na wspomnianą wcześniej możliwość dokładnej i bezstratnej wymiany ładunku cylindra. Taki pomysł miała już wprawdzie wcześniej firma Bosch – która w 1935r. opracowała układ wtrysku paliwa dla DKW Meisterklasse – ale porzuciła próby ze względu na wysokie koszty i nowe problemy wymagające długotrwałych badań (np. wyjątkowo wysoką prędkość obrotową pompy – bo dwusuwy osiągały do 4.000 obrotów, co odpowiadało częstotliwości wtrysków jak przy 8.000 w czterosuwie – tymczasem wielkie silniki myśliwców nie przekraczały 2.500-2.800).

W 1948r. Scherenberg rozpoczął pracę w firmie Gutbrod, która dwa lata później wypuściła mały samochodzik Gutbrod Superior. I tak dochodzimy wreszcie do motoryzacyjnych konkretów.

Gutbrod Superior występował jako sedan, bardzo podobna cabrio-limuzyna (na zdjęciach)…

Foto: ONordsieck, Licencja CC

Foto: Norbert Schnitzler, Licencja CC

…kombi budowane w zakładach Westfalia (od 1952r.)…

Foto: materiał producenta

…oraz sportowy roadster firmy Wendler. Bo w powojennych Niemczech samochód mógł hamować linkami, nie mieć tylnych siedzeń, bagażnika, rozrusznika albo mechanizmu różnicowego, ale wersje coupé lub roadster były obowiązkowe.

Foto: Alexander Migl, Licencja CC

Foto: Alexander Migl, Licencja CC

Gutbroda nie można zaliczyć do klasy mikrosamochodów: jego rozstaw osi wynosił dwa metry, długość – 3,6 metra, masa – ponad 700 kg. Konstrukcja opierała się na centralnej ramie kręgosłupowej. Zawieszenie nie odbiegało od standardów epoki (podwójne wahacze poprzeczne, wahliwa oś z tyłu), za to hamulce działały hydraulicznie.

Autko miało napęd przedni z trzybiegową skrzynią. W pierwotnej wersji pod maską siedział dwucylindrowy dwusuw o pojemności 593 cm³ i mocy 20 KM, w 1952r. doszedł 663-centymetrowy, 26-konny model 700 Luxus – i ten, obok standardowej wersji z gaźnikiem, oferował też wtryskową 700E – z mocą podniesioną na 30 KM i prędkością maksymalną 115 zamiast 110 km/h. Zużycie paliwa miało spaść o 0,5-1 litr, zwłaszcza przy niewielkim obciążeniu. Kolejną różnicą było smarowanie olejem z osobnego dozownika zamiast układu mieszankowego – logiczna konsekwencja dostarczania paliwa bezpośrednio nad tłok.

Gutbrod nie był tani: zależnie od wyposażenia wersja 600 kosztowała 4.280 lub 4.680 DM, podczas gdy Volkswagen – 4.800. Za model 700 Luxus trzeba już było zapłacić 5.275 DM, za kombi – 5.995, a za literkę E w oznaczeniu – dodatkowo 450. Razem wychodziła więc cena Forda Taunusa albo Opla Olympii – za malutki, dwumiejscowy samochodzik o mało poważnym wyglądzie (wersja czteroosobowa pozostała w sferze planów).

Do 1954r. wyprodukowano 7.726 Gutbrodów, z czego silnik wtryskowy miało około 1.000. Trudno uznać to za sukces, ale warto pamiętać, że pierwszy w dziejach samochód z wtryskiem benzyny – w dodatku bezpośrednim!! – należał do całkiem skromnego segmentu i nie nosił marki Ferrari, Jaguar ani Mercedes, tylko kompletnie dziś zapomnianą Gutbrod.

Foto: materiał producenta

***

Układ wtryskowy Gutbroda Scherenberg opracował wspólnie z Boschem, korzystając ze obopólnych doświadczeń sięgających lat 30-tych. W 1952r. konstruktor wrócił jednak do Daimler-Benz, a pionierski system zasilania Bosch sprzedał innemu producentowi aut, Carlowi Borgwardowi.

O Borgwardzie pisałem dotąd tylko w kontekście jego lokalnie pomnikowego modelu Isabella, ale historia firmy jest bardzo ciekawa. Pomiędzy latami 30-tymi i 50-tymi Carl Borgward zbudował spory koncern obejmujący cztery marki i konkurujący we wszystkich segmentach – od ćwierćlitrowych mikrosamochodzików na prawo jazdy kategorii IV, po sześciocylindrówki z pneumatycznym zawieszeniem, rzucające rękawicę Mercedesom S. O tym wszystkim będę kiedyś musiał napisać, ale dziś wspomnę tylko o jednym modelu – marki Goliath GP 700E. Jak można się domyślić po oznaczeniu – chodziło o ten sam patent, co u Gutbroda.

Goliath to marka, od której rozpoczęła się motoryzacyjna przygoda Carla Borgwarda. Po wojnie był to drugi szczebel koncernowej hierarchii – ponad najtańszym Lloydem, a poniżej (schodzącej już ze sceny) Hansy i topowego Borgwarda. Model GP700 powstawał w latach 1950-57 i gabarytowo zaliczał się do klasy kompaktowej (rozstaw osi 2,3 metra, wymiary 4,05 x 1,63 metra).

Goliath nie wyglądał jak samochodopodobny erzac, miał jednak bardzo skromny napęd – dwucylindrowego, 688-centymetrowego dwusuwa o mocy 25 KM, zapewniającego prędkość 100 km/h

Foto: Lothar Spurzem, Licencja CC

Foto: M.Annette Jura, Licencja CC

Foto: Eckhard Henkel, Licencja CC

Od 1952r. oferowano też kombi – początkowo z żałosną ładownością 260 kg, podniesioną od 1954r. do 460 kg (bez zmiany konstrukcji – chodziło wyłącznie o dostępność odpowiednich opon)

Materiał producenta

Tak – coupé musiało się znaleźć i tutaj. Z zaplanowanych 50 karoserii firmy Rometsch powstało wprawdzie tylko tylko 25…

Foto: nemor2, Licencja CC

Foto: nemor2, Licencja CC

…ale najważniejsze, że to właśnie do tych egzemplarzy, budowanych w latach 1951-52, trafiły układy wtrysku paliwa patentu inż. Scherenberga. Tu silnik był powiększony do 856 cm³ (wciąż był to dwucylindrowy dwusuw), osiągał 35 KM i rozpędzał auto do 135 km/h. Wspaniała oferta – tyle że cena 9.700 DM zbliżała się do Porsche 356, które było mimo wszystko mocniejsze, czterosuwowe i czterocylindrowe.

Od 1952r. wtrysk paliwa montowano również w sedanach, podnosząc ich moc z 25 na 29 KM (dokładnie jak w Gutbrodach), a w latach 1955-57 produkowany był równolegle Goliath GP900/900E, z 886-centymtrowym silnikiem mocy 38/40 KM. Łącznie powstało 36.496 700-tek i 8.142 900-tek. W 1955r. gaźnikowa 700-tka kosztowała 5.115 DM, wtryskowa 900E – 5.750.

Układ wtryskowy inż. Scherenberga nie był oczywiście dopracowany. Prawda, że unieruchamiających samochód awarii raczej nie było – i to jest bardzo ważne (ale wiadomo, bojowe samoloty Luftwaffe też raczej nie spadały same z siebie). Był natomiast podatny na wycieki, nie najlepiej działało też smarowanie z osobnego zbiornika – dlatego wielu użytkowników traciło cierpliwość i zakładało gaźniki. Oryginalnie wtryskowych Gutbrodów i Goliathów zachowały się więc pojedyncze sztuki.

W 1952r. inż. Scherenberg wrócił do Daimler-Benz, gdzie po wygaśnięciu alianckich zakazów ściągnął go dawny szef, Fritz Nallinger. Dzięki temu w kolejnych kilku latach bezpośredni wtrysk benzyny, oparty na szeregowej pompie tłoczkowej, pojawił się w kilku sportowych Mercedesach: w 1954r. w wyścigowym W196, a potem w seryjnym 300 SL Gulliwing. Ale kogo interesowałaby Formuła 1 i jakieś super-samochody, jeśli pierwszeństwo miały dwucylindrowe dwusuwy…?

***

Niemcy, ze swoimi dieslowsko-dwusuwowymi tradycjami, wtryskiwacze benzyny umieszczali bezpośrednio w cylindrze. Co innego Amerykanie, którzy znali prawie wyłącznie gaźnikowe czterosuwy.

Pierwszy w USA seryjny układ wtryskowy zwał się Rochester Ramjet i był produktem General Motors. Ukazał się w 1957r., jednocześnie w Chevroletach Corvette i Bel Air, jako topowa wersja 283-calowej V8-mki, osiągająca dokładnie 283 KM. Jeden koń z jednego cala sześciennego – w tamtych czasach taka relacja brzmiała jak bajka.

Idea wtrysku pośredniego, podającego do rury ssącej dokładnie odmierzoną dawkę paliwa, wśród inżynierów GM zakiełkowała w 1952r. Głównymi konstruktorami byli John Dolza i duchowy ojciec Corvette’y, Zora Arkus-Duntov. Inaczej niż w niemieckich pompach szeregowych, wtrysk działał tu w sposób ciągły, a masę dostarczanego paliwa regulował modulując ciśnienie. Kluczowe były więc dwa czujniki – podciśnienia w układzie dolotowym i ciśnienia podawanego paliwa (dodatkowymi funkcjami były wzbogacanie mieszanki w niskiej temperaturze i odcinanie wtrysku przy maksymalnych obrotach).

Wtryskowe Chevrolety – zarówno “zwykłe” jak i Corvette – miały wyższy stopień sprężania, pomagający wykorzystać bardziej jednorodną mieszankę paliwowo-powietrzną. Pozycjonowano je jako wersje najbardziej sportowe, wyposażone wyłącznie w manualne skrzynie czterobiegowe, a potocznie nazywano fuelies.

System Rochester Ramjet wyraźnie zwiększał moc, miał jednak swoje wady: często psuło się urządzenie rozruchowe (rozpoznające pierwszy zapłon po nagłym wzroście podciśnienia) i wspomniane już wzbogacanie mieszanki w trakcie rozgrzewania silnika. Do tego cały system był wrażliwy na wilgoć.

System Rochester Ramjet dla “zwykłych” Chevroletów oferowano w latach 1957-59, jedynie Corvette zachowała tę opcję do 1965r., kiedy zastąpiły ją gaźnikowe big-blocki. Układy wtrysku sprzedawano też w serwisach GM w formie zestawów do samodzielnego montażu, przeznaczonych do Pontiaców Bonneville i Cadillaców, ale popyt był śladowy.

Foto: Christopher Ziemnowicz, Licencja CC

Materiał producenta

Magazyn “Car & Driver” z 1 czerwca 1957r. zawiera porównawczy test dwóch Chevroletów Corvette – z dwoma czteroprzelotowymi gaźnikami i z wtryskiem Rochester Ramjet. Dziennikarze nieufnie podeszli do tego drugiego, z jego plątaniną filigranowo wyglądających przewodów i membran. Zauważyli, że fuelies trudniej zapalały na ciepło, a ich wyższe wolne obroty – około 1.000 zamiast 500 na minutę – powodowały zgrzyt przy włączaniu pierwszego biegu, jeśli wcześniej nie zapięło się na sekundę dwójki. Bieg jałowy dawał się wyregulować niżej, ale wtedy silnik łatwo gasł przy delikatnym ruszaniu. Znacznie lepiej prezentowała się natomiast reakcja na gaz, zwłaszcza w niskich obrotach: dynamiczny start zapewniało już około 1.500, zamiast 3.000 obrotów, a w trakcie przyspieszania motor nie dławił się w momencie dołączania kolejnych gardzieli. Oba auta zanotowały podobne przyspieszenie – w około 5 sekund do 55 mph i zaledwie 14 sekund do 95 (co “niewiele odbiegało od Mercedesa 300 SL, uchodzącego za najszybszy samochód świata“), jednak wtrysk pozwalał rozwijać moc w sposób bardziej harmonijny i kontrolowany. Mimo wyższego sprężania w modelu wtryskowym nie dało się wywołać spalania stukowego – nawet wciskając gaz do oporu przy 15 mph na czwórce – a zużycie paliwa było niższe o około 15%.

Wszystkie wtryskowe Chevrolety wyróżniały się takimi emblematami. W pierwszym roku opcję tę reprezentowało 713 na 6.339 egzemplarzy Corvette, zamawianych za dopłatą 484$ (w ostatnich trzech latach – 430$). Ponieważ większość została porozbijana przez dynamiczną młodzież, ocalałe egzemplarze osiągają dziś bardzo wysokie ceny. 

Foto: Christopher Ziemnowicz, Licencja CC

Nie wyobrażam sobie wrażenia, jakie w 1957r. musiał robić taki samochód, z taką techniką i przyspieszeniem do setki z piątką z przodu, dostępny w chevroletowej cenie

Foto: https://en.wheelsage.org/

***

Opisywane wyżej systemy różniły się co do zasady działania (bezpośredni/pośredni), ale opierały na czystej mechanice. Co innego system Electrojector firmy Bendix, też zaprezentowany w 1957r., a sterowany elektronicznie!!

Konstruktorzy Bendixa rozpoczęli prace w 1953r. w nadziei, że “inteligencja” układów elektronicznych pozwoli rozwiązać problemy zasilania gaźnikowego. Uważali, że “aktywne”, precyzyjne sterowanie składem mieszanki, zależnie od masy zasysanego powietrza i chwilowych potrzeb, mogłoby nie tylko podnieść sprawność energetyczną, ale też lepiej radzić sobie z zimnym startem, fazą rozgrzewania i eksploatacją w wysokich górach bez potrzeby regulacji, a po dopracowaniu techniki byłoby nawet tańsze. Z perspektywy czasu wiemy, że mieli całkowitą rację, tyle że we wczesnych latach 50-tych na takie przedsięwzięcia było jeszcze cokolwiek wcześnie.

System Electrojector składał się z elektrycznej pompy paliwa, wtryskiwaczy otwieranych impulsami elektrycznymi i jednostki sterującej przetwarzającej sygnały z czujników (ciśnienia atmosferycznego, ciśnienia w dolocie, temperatury i obrotów silnika). Co ciekawe, do Electrojectora można odnieść współczesny termin common-rail – bo pompa (będąca zresztą jedynym znanym i wypróbowanym elementem całości) podawała paliwo pod ciśnieniem około 1,4 bara do wspólnego przewodu, zaopatrującego indywidualne wtryskiwacze umieszczone przy każdym cylindrze. Był też przewód powrotny, kierujący nadmiar paliwa z powrotem do zbiornika.

Wtryskiwacze były umieszczone przy samych zaworach ssących, więc nie pracowały ciągle – we właściwych momentach otwierał je elektryczny impuls pochodzący ze zdublowanego aparatu zapłonowego. Wtrysk działał więc na identycznej zasadzie jak zapłon – poza tym, że impulsy musiała jeszcze modulować jednostka sterująca, przetwarzająca sygnały z kilku czujników (materiały Bendixa mówią o “komputerze” – w rzeczywistości nie chodziło o mikroprocesor, a o prosty, analogowy układ tranzystorowy). Była też oczywiście mechaniczna przepustnica, jak w gaźniku, z tym że tutaj sterowała ona przepływem samego powietrza.

Electrojector posiadał wszystkie funkcje nowoczesnego układu wtryskowego, łącznie ze wzbogacaniem mieszanki przy rozruchu i nagłym przyspieszaniu, osobnym układem biegu jałowego, samoczynną kompensacją wysokości i całkowitym odcinaniem wtrysku przy hamowaniu silnikiem.

Elektroniczny wtrysk paliwa w 1957r. brzmi zupełnie fantastycznie, ale faktem jest, że system występował w cennikach przynajmniej dwóch amerykańskich producentów aut – AMC i Chryslera.

W tym pierwszym przypadku chodziło o model Rambler Rebel ’57 z silnikiem V8 327 (5,4 litra), zaprezentowany z wielką pompą na wyścigach w Daytona Beach. Auto osiągało 288 zamiast standardowych 250 KM i według dziennikarzy “Motor Trend” przyspieszało lepiej niż Corvette z wtryskiem Rochester Ramjet!! Opcja kosztowała 395$ – dokładnie 90 mniej niż mechaniczny system Chevroleta i w ogóle niewiele, jak na epokową innowację.

Niestety, mimo oficjalnego debiutu i wydrukowania wszelkich materiałów – od prospektów i cenników, po instrukcje obsługi i serwisowe – seryjna produkcja nigdy nie ruszyła: wtryskowy Rambler Rebel oficjalnie zaistniał, ale kupić się go nie dało. Znane są tylko fotografie egzemplarzy testowych – pracownicy firmy relacjonowali, że prototypów było sześć i wszystkie jeździły po drogach. Przyczyną wycofania się z ambitnych planów było… nadejście zimy – bo już temperatury w okolicach 50ºF (10ºC) okazały się uniemożliwiać uruchomienie silnika, a technicy nie potrafili nic na to poradzić.

Rambler Rebel ’57 – oczywiście gaźnikowy, bo innych na rynku nie było

Foto: Christopher Ziemnowicz, Licencja CC

Chrysler zaoferował system Electrojector nieco później, we wrześniu 1958r., w sportowych modelach Plymouth Fury, Dodge D-500, DeSoto Adventurer i Chrysler 300D. Tutaj produkcję uruchomiono: wtryskowe egzemplarze zjeżdżały z taśmy jako gaźnikowe, ale potem przezbrajano je w fabryce DeSoto (gdzie równocześnie dostawały mocniejszą prądnicę i odpowiednie emblematy). Dopłata wynosiła 400$, a zdecydowało się na nią 35 klientów Chryslera, 12 Dodge’a, 5 DeSoto i 2 Plymoutha.

Niestety, problemy pozostały: nie znikła niemożność zapalania w niskich temperaturach, a i w lecie, przy normalnej eksploatacji, układ szybko rozregulowywał się i przestawał działać. Zmiany temperatury i wilgotności niszczyły kondensatory, izolowane jedynie nawoskowanym papierem, a interferencje z nadajników radiowych powodowały nagłe, niekontrolowane wzrosty lub spadki obrotów w czasie jazdy (!!). Użytkownicy szybko tracili cierpliwość, a producent mógł tylko rozłożyć ręce i… wymienić system na dwa poczciwe gaźniki, z którymi zresztą samochody opuszczały fabrykę. Chrysler nigdy nie ogłosił ogólnej akcji serwisowej, ale szybko usunął z cennika opcję wtrysku, do której potem nie wracał najdłużej w USA – aż do lat 80-tych.

Do dziś przetrwał tylko jeden Chrysler 300D i jedno DeSoto z oryginalnym systemem Electrojector, pieczołowicie odrestaurowanym przy użyciu współczesnych, niezawodnych tranzystorów i kondensatorów.

Tom White – inżynier-elektryk, który restaurował system – opowiadał, że samo rozpracowanie zasady działania układu zajęło mu sześć tygodni. Jednostkę sterującą (na zdjęciu) porównał do radioodbiornika z lat 40-tych.  

Foto: Don Verity, www.chrysler300club.com

Obudowy filtrów powietrza pokrywano złotym lakierem…

Foto: Don Verity, www.chrysler300club.com

…a na karoseriach umieszczano efektowne emblematy.

Foto: Don Verity, www.chrysler300club.com

Złoto, złoto i jeszcze raz złoto…

Foto: http://www.forwardlook.net

Po rezygnacji z dalszego rozwoju konstrukcji Bendix odsprzedał patenty Boschowi, który w ciągu kilku lat dopracował to rozwiązanie i wypuścił na rynek pod nazwą D-Jetronic (korzystały zeń firmy Volkswagen, Daimler-Benz, Porsche, Volvo, Saab i Citroën, a przejściowo też Jaguar, który kupował licencyjne urządzenia firmy Lucas). To jest już jednak znana historia.

***

Opisane tu rozwiązania były oferowane seryjnie, ale samą koncepcję już wcześniej stosowali amerykańscy budowniczy hot-rodów – im, ze szczególnym uwzględnieniem miłośników dragsterów, technikę wtryskową już od końca lat 40-tych oferowała firma kanadyjskiego inżyniera nazwiskiem Stuart Hilborn. To był jednak sprzęt czysto wyczynowy, bardzo kosztowny, nietrwały i wymagający specjalistycznego serwisu.

Na koniec też dodam, że zastosowanie bezpośredniego wtrysku benzyny wspominają archiwalne publikacje o trzecim i ostatnim prototypie serii Iradam, zbudowanym w 1938r. przez krakowskiego inżyniera Adama Glücka-Głuchowskiego (sprawę pokrótce opisywałem TUTAJ). Sam twórca opowiadał o tym w wywiadzie z 1956r., ale bez bliższych szczegółów. Prototyp zaginął w czasie wojny, ale można domniemywać, że urządzenie wtryskowe mogło przypominał kilka lat starszy, boschowski układ przeznaczony do DKW. Czy tak było w istocie…?

Foto tytułowe: materiał producenta
Share Button

27 Comments on “JUŻ STAROŻYTNI RZYMIANIE…: WTRYSK PALIWA

  1. Cóż- widać że typowym samochodziażem nie jestem, bowiem od dawna wiedziałem o istnieniu wtryskowych silników benzynowych z lat 40. vide niemieckie samoloty myśliwskie (ale nie tylko, radziecki Ła-5FN też to miał). Dodam że w którejś z moich mądrych książek znalazłem wzmiankę że zastosowanie wtrysku może dać największy zysk w dwusuwie, tyle że wtedy dwusuw przestanie być tani, czyli utraci swoją główną zaletę (książka z lat 50. bądź 60.).

    • przy produkcji masowej, pewnie ten wtrysk nie byłby wiele droższy niż gaźnik, ale ktoś musiałby najpierw tę produkcję masową rozkręcić – np. rząd NRD uznaje, że chce być proeokologiczny i oszczędzać zasoby paliwa, w związku z tym od kolejnego roku wszystkie Trabanty i Wartburgi będą miały wtrysk, co umożliwi eksport do USA 😀

      • W zasadzie istnieją wtryskowe dwusuwy np. w sportowych motocyklach. Ale nie wiem, ile to kosztuje w produkcji i na ile jest masowe.

      • Jak najbardziej w obecnych czasach mamy masowo produkowane dwusuwy na wtrysku, w tej chwili najpopularniejsze są jednostki KTM 250 i 300, jeśli mnie pamiec nie myli to od 2016r są w ofercie, sporo jeździłem na KTM exc300 s 2019r na wtrysku i to jest przepaść w kwestii elastyczności silnika w porównaniu do tego samego motocykla na gaźniku, moc jest dostępna od razu, jedzie z dołu jak 4-suw żeby dostać jeszcze potężnego kopa mocy w górnym zakresie, choć całość jest dość liniowa, gaznikowiec na dole nie ma nic mocy a potem nagle całą.
        Wcześniej w jednośladach z wtryskiem kombinowała Aprilia w którejś generacji skutera 50ccm, tam był układ podobny do dwusuwowych diesli czyli silnik posiadał jeszcze malutki kompresor. Co ciekawe Aprilia miala interfejs do diagnostyki w postaci kartridża do Gameboya z kablem 😀 strasznie się to psuło i mało już takich zostało wszystko przerobione na gaźnik

      • Wielkie dzięki, na taki komentarz czekałem 🙂

        A jak jest z cenami? Czy taki wtryskowy motor jest wiele droższy od gaźnikowego? Czy też nie da się porównać, bo nie ma podobnych modeli z oboma układami?

      • Zastanawia mnie jak dokładne były układy mechaniczno-pneumatyczne w zapewnianiu odpowiedniego składu mieszanki. Dzisiaj w czasach komputerów bez problemu można regulować dawkę paliwa dla każdego cylindra z osobna (i to ponoć przy wykorzystaniu pojedynczej sondy lambda).
        Wydaje się, że takie układy wtryskowe były jeszcze wrażliwsze na różnice napełnienia poszczególnych cylindrów niż gaźnikowe, trzeba było uważać na konstrukcję kolektorów (przynajmniej mogły być dłuższe i zimniejsze…).

        Ponoć jeszcze całkiem współczesne turbo Subaru (z nierównymi kolektorami) cierpiały na nierówny skład mieszanki i przegrzewanie jednego rzędu cylindrów…

        Jak przy samolotach jesteśmy – nie pamiętam dat, ale zachodni alianci opracowali “gaźnik ciśnieniowy” – czyli po prostu mechaniczny jednopunktowy wtrysk benzyny – z zalet nie gasł przy ujemnym G. A samolotem można robić dziwne rzeczy bez potrzeby wtrysku (i odpowiedniego układu zasilania, smarowania itd.) https://www.youtube.com/watch?v=W2-9BL7sllk

      • W tej chwili ze względów norm ekologicznych KTM nie ma już w ofercie dwusuwa na gaźniku ale ostatnie roczniki gaźnikowych i pierwsze roczniki wtryskowych były w porównywalnych cenach ( dało się kupić w okolicach 35 tysięcy nowy, teraz to bliżej 50 i problemy z dostępnością), oba silniki są w zasadzie bliźniaczej konstrukcji różnią się tylko układem zasilania. Jeśli mnie pamiec nie myli to wtrysk KTMa bazuje na rozwiązaniach że skuterów wodnych bombardier gdzie wtrysk był już o wiele wcześniej. A żeby odnieść się do ekonomiczności, to potężny 300 na wtrysku spalał mniej niż o mniejszy i lżejszy gaźnikowy 200, kiedy 200 nie schodziła poniżej 7-8L to 300 potrafił się zamknąć w 5-6, nie można tego odnieść do spalania na drodze bo to motocykle do zabawy w terenie ale porównywaliśmy ile zostawalo w baku każdego z nich podczasz wspólnych wyjazdow.

      • Co do KTM – tam nie jest przypadkiem tak, że są dwa wtryskiwacze ale w kanałach pomiędzy komora korbowa a cylindrem? (może inna marka coś takiego stosuje, nie pamiętam).

        Bezpośredni wtrysk miały dwusuwy Evinrude, ale marka została skasowana chyba że dwa czy trzy lata temu.

        PS. Jeśli dobrze pamiętam rozwiązanie z włoskich skuterów, to tam kompresor podawał powietrze do dodatkowe przewodu przy wtryskiwaczu – w dieslach stosowano wtrysk z użyciem sprężonego powietrza, ale nie miało to związku z powszechnym dzisiaj doładowaniem.

      • Tak, w KTM paliwo wtryskiwane jest w kanał przelotowy, stąd nazwa TPI Transfer Port Injection, sumie ciezko określić jak bardzo bezpośredni czy pośredni wtrysk to jest bo niby nie jest wtryskiwany do komory spalania ale już po wstępnym sprężeniu w komorze korbowej.
        Co do aprilli i silnika Ditech to musiałem poszukac żeby sobie przypomnieć bo już z 15 lat nie miałem z tym sprzętem doczynienia, tam był taki mega dziwny podwojny wtryskiwacz do którego było doprowadzone powietrze z kompresora i paliwo z pompy elektrycznej w wyniku czego bezpośrednio do komory spalania wtryskiwana była od razu mieszanka paliwowo powietrzna. W dieslach kompresor przejmował niejako rolę komory korbowej w dwusuwie benzynowym,

      • Mi nie chodzi o pompę ładująca w dwusuwach tylko o pneumatyczny układ wtryskowy stosowany w pierwszych Dieslach (czterosuwowych). Wysokoprężna pprężarka sprężala powietrze, które kierowano do wtryskiwaczy i wykorzystywano do podania mieszanki paliwowo powietrznej. Nawet przy dużych średnicach dysz i niskim ciśnieniu paliwa pozwalało to dobrze rozdrobnić paliwo i wymieszać z powietrzem co zapewniało skuteczny zapłon i spalanie. Podobno działało to nawet z pyłem węglowym.

        Zdaje się, że nawet były nie dawno próby z powrotem do takiego rozwiązania (hasło: sadza i ppm) ale utknęła na fazie koszt/efekt

      • Aaaaa, teraz wiem o którym rozwiązaniu mówisz, ja miałem na myśli jednostki np. Detroit diesel albo 2-suwowe diesle z radzieckich ciężarówek, był jeszcze bardzo ciekawy silnik stosowany w lokomotywach Napier deltic z 3 cylindrami ułożonymi w trójkąt gdzie w każdym rogu był wał korbowy, tak że 2 tłoki pracowały w jednym cylindrze.
        Te rozwiązanie o którym Ty mówisz wydaje mi się że występowało na przykład w niemieckich U-Bootach.

      • o dwusuwowych dieslach koniecznie musi być artykuł! 🙂

  2. Najbardziej zaciekawiła mnie tu informacja, jakoby Chevrolet z wtryskiem miał spalanie 15% niższe od gaźnikowego. Zawsze jak czytałem o tym systemie autorzy zaznaczali znacznie wyższe spalanie tych pojazdów (stąd podobno nazwa “fuelies”). Może to być spowodowane tym, że większość użytkowników to byli pewnie hot-rod’owcy modyfikujący te układy dla zwiększenia mocy.

    O ile znałem lotniczą historię układów wtryskowych i dawno temu w jakiejś książce czytałem o Gutbrodzie (chociaż szczerze widząc wtedy ten pojazd to trochę niedowierzałem, że ,,to miało taki nowoczesny system”), ale Goliathy i system Bendixa w Chryslerach to dla mnie nowość. Miło się czytało.

    • Wtrysk paliwa poprawia sprawność energetyczną. Tzn. potencjalnie poprawia – czy w praktyce zostanie to wykorzystane, to inna sprawa, ale zasadniczo większość samochodów z prawidłowo dopasowanym wtryskiem będzie oszczędniejsza od gaźnikowców. Chyba że – tak jak mówisz – wprowadzi się też inne zmiany, idące np. w kierunku podniesienia mocy. Wtedy sprawność pójdzie w moc, a nie w spalanie.

  3. “Wszystko co dobre wynaleziono przed wojną i to Pierwszą Światową” – cytując pewnego Szczepana 🙂
    Więc układ wtryskowy też jest starszy – a dokładnie pierwsze zrealizowane pomysły pochodzą z lat 1903-12. No i oczywiście coś tak przemyślnego (oraz zawodnego przy ówczesnym poziomie techniki) mogli stworzyć tylko francuzi. Silnik to dzieło Leona Levavasseura.
    Te silniki były używane w samolotach Levavasseur Anoninette, maszynie Santosa Durmont… Śmigłowcu Bleriota… Łodziach wyścigowych.
    Wtrysk był pośredni – do kolektora dolotowego, ale więcej szczegółów nie znam 🙁

    • no, jakby tak jeszcze głębiej grzebnąć, to by się człowiek dokopał do Diesla, Spiela albo Braytona, z których żaden Francuzem nie był 😉

      • Ale diesel to diesel, a silnik benzynowy (“z zapłonem iskrowym”) to osobna sprawa 🙂

  4. Zastanawiam się, czy późniejszy, skrajny konserwatyzm konstrukcyjny aut amerykańskich nie wynikał po części ze zrażenia się przez “falstart” niektórych technologii. Praktycznie wszyscy amerykańscy producenci na przełomie lat 50. i 60. przejechali się na czymś, do czego technika nie była jeszcze wystarczająco dojrzała.

    Czytałem kiedyś dłuższy artykuł o systemie Bendixa w Chryslerach – wywodził się on ze śmigłowców gdzie był dość niezawodny. I w tym 1957r. dało się zrobić go niezawodnie – problem w tym, że kosztowałby wtedy nie 400 $, co już było kolosalną kwotą, a 2000$. Przypomnę, że nowe Chevrolety startowały wtedy od około 2000. System więc potaniano, aby zachować jakąkolwiek konkurencyjność – stąd, na przykład, użycie najtańszych wówczas kondensatorów ze zwijanego, woskowego papieru, tzw. “papierzaków” , zamiast droższych i trochę lepszych “papierzaków” oblanych plastykiem albo kondensatorów ceramicznych.
    Swoją drogą, te paskudne kondensatory to główny problem starych sprzętów – większość radio celem naprawy wymaga wyłącznie wymiany ich na nowe. Bardzo lubowali się w nich amerykanie, stosując je prawie do lat 70, kiedy w elektronice krajowej czy radzieckiej zaczęły znikać już w latach 50.

    W kwestii nieudanych amerykańskich konstrukcji, wynikających po części z braku technologii, a po części prób potaniania, przypominają mi się jeszcze dwa auta. Pierwsze, to chłodzone powietrzem Chevrolety z początku lat 20, mające w założeniu być tańsze od Forda T; wyprodukowano koło tysiąca egzemplarzy, ale gdy pierwsze trafiły na rynek okazały się być tak zawodne i przegrzewające się, że pozostałe wyprodukowane egzemplarze skończyły na dnie jeziora Erie.

    Podobna porażka przydarzyła się Fordowi – gdy tylko świat ujrzał Hydra – Matic, Ford zapragnął własnej skrzyni tego typu. Jak wiemy, opracowanie automatu zajęło GM długie lata i wymagało ogromnego wysiłku konstrukcyjnego, a skrzynia była potrzebna “na już”. Stworzono ją więc z tego co było na podorędziu, tj. do zwykłej skrzyni dołożono sprzęgło hydrokinetyczne, elektrycznie załączany nadbieg i podciśnieniowy siłownik przełączający pomiędzy drugim a trzecim biegiem. W teorii pomysł niezły, w praktyce, z jakiegoś powodu się nie sprawdził i wszystkie wyprodukowane auta w ramach akcji przywoławczej wyposażono w zwykłe skrzynie.

    • a tka mnie się skojarzyło, a propos potaniania
      “Żyda poczęstowano w kuchni kawałkiem świątecznej babki. Żyd wraca do domu i opowiada żonie o smakołykach, jakie spożywają bogacze.
      – Idź, poproś kucharkę o przepis, a upiekę Ci taką samą. – namawia go żona.
      Żyd wraca i cytuje z pamięci:
      – Bierze się dziesięć jaj.
      – Na to nas nie stać wystarczą dwa – mówi żona.
      – Funt masła…
      – Masło jest drogie. Niech będzie margaryna. Dalej…
      – Pół funta rodzynek…
      – Aj, Ty masz rozum? A bez rodzynek, to Ty myślisz, ciasta nie będzie?
      – Pół funta cukru.
      – Mamy sacharynę.
      – No, niech będzie.
      – Funt białej mąki pszennej.
      – My mamy tylko czarną.
      – Niech będzie czarna… To wszystko wkłada się do formy i piecze w piekarniku.
      – Nie mamy ani formy, ani piekarnika. Ale upiekę babkę na gorącym popiele.
      Po pewnym czasie żona kosztuje świeżo upieczoną babkę, spluwa i powiada:
      – No, że ci bogacze jedzą takie paskudztwo!”

    • Takie falstarty były kiedyś powszechne. Np. cały silnik Wankla był jednym wielkim falstartem i dopiero Mazda dopracowała go o tyle, o ile, kiedy już wszyscy inni dawno zrezygnowali 🙂 Albo smarowanie dwusuwów z osobnego dozownika. Diesle VAG 2.0 TDI (te niepoprawione 🙂 ). Wiele przykładów można by znaleźć.

  5. Tak zaczynam się zastanawiać (z dzisiejszego punktu widzenia) co jest gorsze w obsłudze i serwisowaniu – wczesne wtryski paliwa czy późne sterowane elektronicznie gaźniki 😉
    Ciekawym, chodź o kilka lat młodszym rozwiązaniem jest też w pełni mechaniczny wtrysk SPICA, który opracowała Alfa najpierw do wyścigów, później na rynek amerykański aby spełniać normy spalin.

    • Dokładnie o to pytałem w zakończeniu wpisu o gaźnikach. Ale odpowiedź się nie pojawiła, choć jestem ciekaw zdania praktyków.

      Inna sprawa, że w jednym i drugim pewnie specjalizują się różni ludzie, więc nie ma komu porównać bezpośrednio.

  6. późne podciśnieniowo-elektronicznie sterowane gaźniki (tak tak, chodzi Wam pewnie o słynny Aisin w CC700) są bardzo proste i niezawodne… puki tam nikt łap nie pcha, a pchali dla tego, że coś było nie tak z obrotami, co spowodowane było w ogromnej większości (jak nie wyłącznie) przez pękające w różnych miejscach wężyki podciśnieniowe (czyżby fagumit? hehe). Naprawiałem kilka Cieniasów 700 z Aisinem i zawsze problem był z wężykami, ewentualnie jeszcze ze szkodami wyrządzonymi przez “fahofcuf” od siedmiu boleści, aaa no i jeszcze z beznadziejną polską pompką paliwa FOS oraz beznadziejnym polskim popychaczem tej pompki, znaczy się takim pręcikiem, który się rozplaszczał i ścierał na końcu od strony wałka rozrządu przez co wydajność pompki drastycznie spadała i samochód gasł pod obciążeniem, a potem normalnie zapalał jakby nigdy nic.
    Problemy te są zapewne w ogóle nieznane w Japonii 🙂

    w Tico tez jest skomplikowany gaźnik z wieloma podciśnieniami a mimo to jest w zasadzie całkowicie bezawaryjny, nie szkodzi mu nawet jazda na gazie (a więc praca na sucho) która momentalnie wykańcza wszelkie polskie FOS-y czy Webery, w Tico to w sumie tylko potrafi się zepsuć taki plastikowy jednokierunkowy zaworek “PCV” w rurce między pokrywką zaworów co też powoduje problemy z pracą na wolnych obrotach

    aaa i miałem jeszcze Toyotę Starlet gaźnikową w automacie, kupioną na złomie za 380zł, którą uczyłem córcię jeździć po polu, ona była z gazem, zapyziała niesamowicie, maskę to tam otwierało się tylko żeby dolać oleju do silnika bo silnik dymił i ogólnie był zajechany, odpalałem to zawsze na gazie, bo byłem pewny że ten gaźnik na pewno jest martwy, ale jak się gdzieś po roku męczenia tego autka po polu skończył gaz, a takim porozbijanym i niekompletnym trupkiem przecież na CPN nie pojedzie się, to trzeba było zobaczyć co z tą benzyną, no i po nalaniu benzyny do baku (tak z 5l) i pojudłaniu na benzynie, odpalił i po parudziesięciu sekundach dławienia się i przygazowywania go zaczął równo ładnie pracować i potem normalnie zapalał i pracował na tym gaźniku 🙂
    w naszych “perłach PRL” było by to uznane za cud 🙂

    ze starymi układami wtryskowymi niestety nie miałem do czynienia, więc się nie wypowiem
    miałem za to niedawno kosiarkę-traktorek Gutbrod 🙂 nie miałem pojęcia, że jest to jakaś szacowna niemiecka marka 😉 kosiarka technicznie była w zasadzie taką samą masówką jak każda inna z tego okresu (lat 80) i z silnikiem Briggsa i skrzynią chyba Peerles-a albo Tecumsecha (nie pamiętam już) także nic ciekawego :), zamieniłem to na traktorek “Esiok” 🙂

  7. Bardzo dobry tekst.
    Znów się okazało że nie wiedziałem.

  8. W drugiej połowie lat ’50 w Norwegii na bazie Gutbroda Superior skonstruowano autko o nazwie Troll i wykorzystano w nim również zasilany wtryskiem silnik Gutbroda. Samochód miał nadwozie z włókna szklanego.
    Auto pod wieloma względami bardzo nowoczesne, ale zbudowano parę sztuk i projekt upadł. Co ciekawe – producent nie dostał rządowego pozwolenia na produkcję masową, ponieważ Norwegia podpisała umowę barterową z ZSRR na handel rybami za samochody (takie były czasy) i rząd niespecjalnie był zainteresowany rozwojem rodzimego przemysłu samochodowego.

    • O norweskim wydaniu nie miałem pojęcia, dzięki za uzupełnienie 🙂

      Swoją drogą – ZSRR kupujący ryby za Pobiedy to też niezły kosmos 🙂

  9. Norweski serial Ragnarok na Netflix. Matka głównego bohatera jeździ Samarą sprowadzoną za ryby;)