به گزارش سایت خبری ساعد نیوز، در هر پیشرانه ی احتراق داخلی مخلوطی از سوخت و هوا با ورود به محفظه ی احتراق و مشتعل شدن سبب تولید قدرت می شود. برای دستیابی به بالاترین بازده پیشرانه فرآیند احتراق باید به صورت کامل انجام شود. اگرچه این امر در کلام ساده به نظر می رسد، اما حقیقت این است که عوامل مختلفی در تحقق این هدف تأثیرگذارند. یکی از عمده ترین آن ها نسبت دقیق سوخت به هوا است که از طریق کنترل میزان سوخت ورودی به محفظه ی احتراق کنترل می شود. اگر نسبت سوخت از مقدار مشخصی بیش تر باشد، به دلیل کمبود اکسیژن همه ی سوخت فرصت اشتعال نمی یابد، در نتیجه خودرو به سختی استارت می خورد و در اصطلاح خفه می کند. از سوی دیگر در صورتی که نسبت سوخت از مقدار معینی کم تر باشد، باز هم خودرو روشن نمی شود. در هر دو حالت علاوه بر کاهش چشمگیر بازدهی پیشرانه، به دلیل احتراق ناقص گازهای آلاینده ی زیادی به هوا وارد می شود. به همین دلیل کنترل دقیق نسبت سوخت به هوا امری حیاتی و مهم در جهت افزایش بازدهی پیشرانه و حفظ محیط زیست است.
در گذشته پیشرانه های کاربراتوری مشکلات زیادی برای کنترل نسبت سوخت به هوا داشتند. معضل اصلی این بود که پیشرانه های مجهز به یک کاربراتور قادر به سوخت رسانی برابر در سیلندرها نبودند و اغلب دورترین سیلندر نسبت به کاربراتور سوخت کم تری نسبت به سیلندرهای نزدیک تر دریافت می کرد که این امر موجب کاهش راندمان و افزایش آلایندگی می شد. برای حل این مشکل مهندسان رفته رفته پیشرانه های مجهز به دو کاربراتور را طراحی کردند که می توانست تا حدودی مشکلات گذشته را حل نماید، اما مشکل جدید هماهنگ سازی این اجزا با یکدیگر و مصرف سوخت بالا بود که در نتیجه پیچیدگی و آلایندگی این پیشرانه ها را افزایش می داد. این مشکلات طی سال ها سبب شد که مهندسان به فکر طراحی مکانیزم های با راندمان بالا جهت کنترل میزان دقیق سوخت بیفتند و درست در این زمان سیستم پاشش سوخت/انژکتور متولد شد.
کارکرد سیستم پاشش سوخت در موتورهای دیزلی
با توجه به این که در موتورهای دیزلی جرقه زده نمی شود و با فشرده شدن هوا دما بالا رفته و از این طریق مخلوط سوخت و هوا منفجر می شود، امکان مخلوط کردن سوخت و هوا از ابتدای مرحله تراکم وجود ندارد چرا که ممکن است قبل از رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا انفجار انجام شود و میل لنگ به صورت برعکس بچرخد. برای حل این مشکل لازم است سوخت به هوای داخل موجود در محفظه احتراق زمانی اضافه شود که پیستون به بالاترین نقطه در داخل سیلندر رسیده باشد.
سیستم پاشش سوخت یا انژکتور خودرو در موتورهای دیزلی وظیفه ریز کردن و مخلوط کردن سوخت با هوا را دارد. برای این منظور پمپ انژکتور سوخت را با فشار بالا به مدار سوخت رسانی می فرستد و از طریق نازل های موجود در داخل سیلندر سوخت با سرعت بالا و به صورت ذرات ریز پاشیده می شود.
کارکرد سیستم پاشش سوخت در موتورهای بنزینی
به دلیل این که تنظیم نسبت سوخت به هوا در سیستم های کاربراتوری با دقت زیادی قابل انجام نیست، امروزه از پمپ بنزین فشار قوی که مستقیما سوخت را به داخل سیلندر پاشش می کند استفاده می شود. یکی از مهم ترین عواملی که باعث استفاده از سیستم های انژکتوری شد، استانداردهایی بودند که برای کاهش آلودگی تولید شده در موتور توسط سازمان های بین المللی وضع شد.
در سیستم پاشش سوخت امکان تنظیم دقیق نسبت سوخت به هوا و همچنین تنظیم زمان پاشش سوخت توسط سیستم مدیریت الکترونیکی موتور وجود دارد. زمانی که بار موتور به حداقل می رسد مانند زمانی که خودرو در جا روشن می کند یا با سرعت کمی در حال حرکت است انژکتور مخلوط سوخت و هوا را رقیق می کند. در این حالت مقدار سوخت کمی به داخل سیلندر پاشیده می شود و ذرات سوخت به طور کامل توسط مولکول های هوا احاطه شده و به طور کامل می سوزند. آلودگی تولید شده در این زمان به شدت کاهش می یابد.
زمانی که بار روی موتور متوسط است، سیستم مدیریت موتور مقدار پاشش سوخت را در حالت استوکیومتری تنظیم می کند. در این حالت به ازای یک واحد بنزین ۱۴٫۷ واحد مولکول هوا در داخل موتور وجود دارد و موتور می تواند توان متوسط مورد نیاز را تولید کند. در زمانی که بار روی موتور بیشتر می شود سیستم پاشش سوخت نسبت سوخت به هوا را غنی می کند، یعنی مقدار بنزین کمی بیشتر از نسبت استوکیومتری پاشیده می شود که این از ایجاد حالت کوبش در موتور جلوگیری می کند.
اطلاعات مورد استفاده EMS برای تنظیم پاشش سوخت
سیستم مدیریت سوخت خودرو یا EMS از طریق ECU اطلاعات سنسورهای مختلف خودرو را جمع آوری می کند و برای تنظیم زمان پاشش یا مقدار پاشش از آن استفاده می کند.
سنسور دمای آب در صورت بالا رفتن دمای موتور آن را به ECU اطلاع می دهد در این حالت ECU مقدار پاشش سوخت از طریق انژکتورها را کاهش می دهد تا دمای موتور به حالت عادی رسد.
محل نصب سنسور اکسیژن در اگزوز یا محل خروج گازها از موتور است. این سنسور وظیفه دارد مقدار اکسیژن موجود در گازهای خارج شده از سیلندر را مورد ارزیابی قرار دهد. از طریق مقدار اکسیژن موجود در این گازها می توان رقیق بودن یا غنی بودن مخلوط سوخت به هوا را محاسبه کرد و آن را به مقدار مورد نیاز تغییر داد.
در سیستم پاشش سوخت چند نقطه ای از سنسور جریان جرمی هوا برای اندازه گیری مقدار دبی هوای وارد شده به موتور استفاده می شود. این اطلاعات برای تنظیم مقدار سوخت مورد نیاز استفاده می شود. سنسورهای دیگری مانند سنسور دور موتور، سنسور کنترل شتاب، حسگر ولتاژ و … نیز برای تنظیم انژکتورها به کار می رود.
اجزای تشکیل دهنده سیستم های انژکتوری
برای رساندن سوخت از باک خودرو به داخل موتور در سیستم های انژکتوری از قطعات مختلفی استفاده می شود. پمپ بنزین فشار قوی به عنوان قلب این سیستم محسوب شده و فشار لازم را برای پاشش سوخت فراهم می کند. فیلتر بنزین وظیفه تصفیه آن را بر عهده دارد و انژکتورها سوخت را به داخل هر سیلندر تزریق می کنند. از اجزای دیگر این سیستم ها می توان به ریل سوخت، شیلنگ و مسیرهای حرکت سوخت، شیر برقی کنیستر، کنیستر، جدا کننده، سوپاپ کنترل سه راهه، رگلاتور فشار سوخت و … اشاره کرد.
مزایا و معایب سیستم پاشش سوخت
موتور در سیستم های انژکتوری می تواند، سریع تر شتاب بگیرد، چرا که سوخت به هر مقدار که نیاز باشد به سیلندر پاشش می شود. سوخت به صورت یکنواخت در بین سیلندرها تقسیم می شود، در حالی که در سیستم های کاربراتوری امکان تقسیم متناسب سوخت در مانیفولد هوا همیشه میسر نیست.
از مزایای دیگر این سیستم ها می توان به کاهش ارتفاع موتور و کاهش آلایندگی های حاصل از آن اشاره کرد. راندمان حجمی موتور نیز افزایش می یابد و هوا بدون مخلوط شدن با سوخت به صورت آزادانه حرکت کرده و محفظه سیلندر را پر می کند.
از معایب انژکتور خودرو می توان به باقی ماندن مقداری از سوخت در پشت نازل ها بعد از خاموش کردن موتور اشاره کرد. به دلیل حرارت بالای موتور در این حالت سوخت باقی مانده تبخیر شده و در بلند مدت با رسوب کردن در سوراخ نازل باعث مسدود شدن آن می شود.
در نازل های الکترونیکی قطعه الکترومغناطیس با کارکرد زیاد خاصیت خود را از دست می دهد و به خوبی نمی تواند شیر سوزنی نازل را حرکت دهد.
یکی از مشکلات دیگری که بعضا در انژکتورها دیده می شود، نشتی بنزین از نازل است که باعث افزایش مصرف سوخت، افزایش آلایندگی موتور و فشار آمدن به پمپ انژکتور می شود.
