همه چیز درباره سیستم انژکتور خودرو

همه چیز درباره سیستم سوخت انژکتور خودرو

انژکتور injector که معادل فارسی آن افشانه یا اسپره کننده است دراوایل قرن بیستم توسط رابرت بوش بنیانگذار کمپانی عظیم بوش (bosch) درآلمان اختراع شد. انژکتور هرچند امروزه درتمام موتورهای درونسوز شامل بنزینی ودیزل -گازسوزودوگانه سوز کابرد دارد ولی در ابتدا صرفاً برای استفاده درموتورهای دیزل طراحی شد. انژکتور درواقع نقطه تمایز موتور دیزل با بنزینی است و اساس موتردیزل راتشکیل می دهد. بطور خلاصه می توان گفت انژکتور در واقع یک شیر پودر کننده سوخت بر روی هوای ورودی(موتور بنزینی) یا متراکم شده( موتور دیزل) می باشد.

مهم‏ترین عاملی که سبب شد سازندگان خودرو در ساخت سیستم سوخت‏ رسانی خودروهای خود از سیستم انژکتور به جای کاربراتور استفاده کنند، مزیت سیستم سوخت‌رسانی انژکتوری برای دستیابی به استانداردهای آلودگی مصرف سوخت بود. این واقعیت را نباید فراموش کرد که سیستم سوخت‏رسانی انژکتوری از تمامی جهات نسبت به کاربراتور، برتری دارد. سیستم سوخت‏رسانی انژکتوری هرگز دچار خفگی نمی‌شود و ذرات بسیار ریز سوخت را مستقیماً به درون موتور اسپری می‏کند. با این روش، بیشتر مشکلات استارت سرد موتور که مربوط به عملکردکاربراتور است، از میان می‏رود. همچنین، سوخت ‏رسانی انژکتوری- الکترونیکی، در مقایسه با کاربراتور مکانیکی، بسیار راحت‏تر با سیستم‏های رایانه‏ ای کنترل موتور همراه و هماهنگ می‏شود. در سیستم سوخت‏رسانی انژکتوری چند ورودی، هرسیلندر دارای انژکتور مخصوص به خود بوده و مخلوط یکنواخت‏تری از سوخت و هوا را به هریک از سیلندرهای موتور می‏رساند. درنتیجه، باعث بهبود توان و عملکرد موتور می‏شود. یکی دیگر از انواع انژکتورها، سیستم انژکتوری پی‏ در‏ پی سوخت است. در این سیستم، شلیک هریک از انژکتورهای منفرد به‏ طور جداگانه توسط رایانه کنترل و براساس توالی جرقه‏ های موتور، زمان بندی شده است. این امر باعث بهبود توان موتور و کاهش میزان آلودگی خواهد شد. بنابراین دلایل بسیار ارزشمندی ازلحاظ مهندسی، برای استفاده از انژکتور به جای کاربراتور وجود دارد.

نحوه کارکردن انژکتور

نحوه عملکرد انژکتور انژکتور به سه قسمت اصلی تقسیم می شود.

سیستم مربوط به هوای ورودی به موتور

سیستم سوخت رسانی

سیستم کنترل که شامل یک کامپیوتر مرکزی که به اختصار PCM یا ECU نامیده میشود و تعدادی سنسور برای مشخص کردن وضعیت موتور خودرو .

سیستم هوای ورودی خودرو:

هوای ورودی ابتدا از مجرایی گذشته و وارد محفظه فیلتر می شود و سپس از محفظه کنترل جرم هوای ورودی گذشته در این محفظه دریچه متحرک در مسیر هوای مکیده شده قرار دارد که با میزان تغییر حجم هوای ورودی زاویه آن تغییر پیدا می کند. یک سنسور به این دریچه متصل است که با توجه به میزان باز و بسته بودن این دریچه سیگنالهایی را به ECU ارسال می کند.این محفظه به گونه ای طراحی شده که درون آن مقداری هوای ذخیره شده وجود دارد که از یک مجرای جانبی تامین می شود ( By Pass ) از این هوای اضافه برای شتاب گیری ناگهانی استفاده میشود که علاوه بر کارکرد بهتر موتور در شرایط شتاب ناگهانی و افزایش شتاب موجب کاهش گاز سمی منو اکسید کربن در گازهای خروجی می شود. در همین مرحله یک سنسور دمای هوای ورودی را به ECU ارسال می کند تا کامپیوتر مرکزی با توجه به دما و حجم به دست آمده جرم هوای ورودی به موتور را اندازه گیری کند.

عملکرد پمپ بنزین هم در این محفظه و به وسیله علائم ارسالی از دریچه متحرک کنترل می گردد. بعد از این مرحله هوای ورودی از دریچه گاز می گذرد که به پدال گاز متصل است در اینجا نیز سنسور کنترل شتاب خودرو به دریچه گاز متصل است و مقدار فشرده شدن پدال گاز را به ECU گزارش می کند. همچنین در هنگام استارت سرد یک شیر هوا و کمکی بر اساس دمای موتور فعال شده و عملکرد آن توسط ECU کنترل می گردد.

هوا پس از عبور از دریچه گاز وارد محفظه تنظیم می شود در این محفظه نوسان فشار هوا از بین رفته و هوا در اختیار سیلندری که در حال مکش است قرار می گیرد . به این ترتیب که هوا وارد منیفولد سیلندر در حال مکش شده و درست قبل از ورود به درون سیلندر مقدار سوخت مورد نیاز که توسط ECU کنترل می شود از سوزن انژکتور با فشار تزریق می شود سوخت در این حالت به صورت پودر در می آید و سپس مخلوط سوخت و هوا وارد سیلندر می شود. طراحی مسیرهای جریان هوا به گونه ای صورت گرفته که کمترین میزان فشار و نوسان و یا مقاومت را در برابر جریان هوا داشته باشد.

سیستم سوخت رسانی خودرو :

سیستم سوخت رسانی عملیات تامین سوخت مورد نیاز برای مخلوط شدن با هوا با نسبت و فشار مشخص انجام می دهد کامپیوتر مرکزی براساس اطلاعات به دست آمده از سنسورها مقدار سوخت بهینه را محاسبه می کند و سیگنالهای فعال کننده را به انژکتورهای ارسال می کند. ( توجه داشته باشید که مقدار سوخت با کم و زیاد کردن زمان کار کرد سوزن انژکتور انجام می شود نه کم و زیاد شدن فشار سوخت یا افزایش باز شدن دهانه سوزن ) در اولین مرحله تامین سوخت پمپ بنزین به وسیله سیگنال ارسالی از کامپیوتر مرکزی (ecu) فعال می شود.

پمپ بنزین معمولا در کنار باک و یا در بعضی از مدلها برای کاهش صدا در داخل باک کار گذاشته می شود . ( در بیشتر خودروهای ان‍ژکتوری هنگامی که سوئیچ را روشن می کنید صدای پمپ به وضوح قابل شنیدن است که در صورتی که بعد از مدت کوتاهی موتور را روشن نکنید با تامین فشار مورد نیاز بنزین در پشت انژکتورها پمپ خاموش می شود

بنزین مکیده شده ابتدا از یک فیلتر ذرات درشت که در باک نصب شده عبور می کند و فشار آن توسط شیرهای فشار شکن و همچنین یک شیر متعادل کننده فشار کنترل می گردد .
سپس بنزین با عبور از فیلتر بسیار ظریف به سمت انژکتورها هدایت می شود که قبل از ورود به مرحله تزریق مجددا توسط یک رگلاتور فشار آن مجددا تنظیم می شود .
در موتورهای ان‍ژکتوری اولیه eti ) یا( gfi فقط یک سوزن انژکتور بر روی ورودی منیفولد نصب شده بود است .در این موتورها و نیز در موتورهای کاربراتوری اولا اینکه مخلوط هوا و سوخت فاصله زیادی در مجرای منیفولد طی می کند و ضمنا طول مجرای منیفولد برای سیلندرهای ۱ و ۴ بیشتر از سیلندرهای ۲ و ۳ هست این مسئله باعث می شود مقداری از مخلوط هوا و سوخت به علت طول بیشتر مسیر تلف شده و بازدهی کاهش یابد چرا که مقداری از مخلوط هوا و سوخت پشت سوپاپ جا می ماند و در ضمن مقداری از از سوخت به دلیل گرمای مجرا در همان جا به صورت ناقص می سوزد . در ضمن موتورهای انژکتوری فوق فاقد واحد ecu هستند. اما در موتورهای انژکتوری جدید به علت وجود انژکتور به تعداد سیلندرها این مشکلات وجود ندارد در این موتورها عمل پاشش سوخت دقیقا در آخرین مرحله یعنی ورود هوا به سیلندر صورت میگیرد .

عمل تزریق سوخت توسط انژکتورها به صورت الکترومغناطیسی و به وسیله سیگنال ارسال شده توسط ecu به سیم پیچ داخل انژکتور صورت میگیرد که بعد از رسیدن سیگنال به سیم پیچ باعث مغناطیسی شدن آن و باز شدن دهانه نازل و تزریق بنزین می شود . توجه داشته باشید که مقدار باز شدن دهانه نازل همیشه ثابت است و مقدار سوخت به وسیله مدت زمان باز بودن دریچه نازل صورت می گیرد این زمان توسط ecu کنترل می شود و دقیقا مطابق با دور موتور است .
در بعضی از موتورهای انژکتوری یک انژکتور اضافی برای مواقع استارت سرد نصب شده تا موتور در شرایط سرد هم به خوبی کار کند.

واحد باز بینی موتور(ECU)

واحد باز بینی موتور که با نام دیگری یعنی سیستم مدیریت موتور (Engine Management System) نیز شناخته میشود, قطعه ای الکترونیکی است ,اساسا یک محاسبه کننده و بخشی از سیستم درونی احتراق موتور است که سیگنالهای متعددی را در موتور می خواند واز آن اطلاعات, برای کنترل سیستم احتراق استفاده میکند.

[ECU]

این وسیله کنترل کننده دقیق عملیات موتور, بهینه کننده سوخت( اما نه بطور مستقیم) برای ایجاد قدرت بیشتر موتور و در نهایت ایجاد کننده شرایطی برای آلودگی کمتر محیط زیست توسط موتورهای دارای این مزیت نسبت به نسل اولیه موتورها (موتورهای با سیستم کاربراتوری) است.
ECU به دلیل درگیری تنگاتنگ با عملیات موزون موتور ( درحد میلی ثانیه به میلی ثانیه) میتواند نتایج مختلفی به همراه داشته باشد که موتورهای کاربراتوری فاقد انجام آن هستند؛ از قبیل: تنظیم درجه حرارت و رطوبت اسبابی که دایما در حال چرخش هستند, تراکم هوا(چگالی) و درجه بندی اکتان سوخت.

همچنین قادر به انجام موازنه بین ایجاد دوام بیشتر موتور و گذشتن عمر موتور, وقتی که کار و ممارست بیشتر آن موجب ایجاد عمر طولانی تر موتور به حدود دو برابر طول عمر موتورهای قبلی میشود.

انواع سیستم های انژکتوری

الف) سیستم های انژکتوری چند نقطه ای :

در این سیستم ها از هر انژکتور به طور جداگانه برای پاشش سوخت مستقیما از سوپاپ ورودی به داخل سیلندرمجزا استفاده می شود. به عنوان مثال می توان سیستمهای Ke – jetronic یا L – jetronicرا نام برد .

ب) سیستم های انژکتوری مکانیکی :

سیستم K-jetronic یک سیستم انژکتوری مکانیکی با کاربردی وسیع می باشد.این سیستم سوخت را بطور مداوم و پیوسته پاشش می کند.

ج) سیستم های انژکتوری مکانیکی-الکترونیکی:

سیستم – jetrronic KE نوع جدیدتری از سیستم KE-jetronic وبا قابلیتهای بیشتری می باشد . این سیستم محدوده بیشتری را اطلاعات کارکرد موتور را به سیستم کنترل حلقه باز الکترونیکی فراهم کرده و در نتیجه وظیفه تامین دقیق سوخت را در شرایط مختلف کارکرد موتور بعهده خواهد داشت .

د) سیستم های انژکتوری الکترونیکی :

سیستم های انژکتوری الکترونیکی از انژکتورهای الکترو مغناطیسی جهت پاشش سوخت بطور متناوب استفاده می کنند . به عنوان مثال از این نوع سیستمها می توان سیستمهای LH-jetronic- L-jetronic و motronnic system را نام برد .

ه) سیستم های انژکتوری تک نقطه ای :

سیستمهای انژکتوری تک نقطه ای از یک واحد انژکتوری کنترل الکترونیکی و نیز یک انژکتور الکترو – مغناطیسی که مستقیما در بالای دریچه گاز قرار دارد استفاده می کنند . این انژکتور سوخت را بصورت متناوب به داخل مانیفولد ورودی پاشش می کند . به عنوان مثال از این نوع سیستم می توان سیستم mono- jetrnic را نام برد .

مزایای سیستم های انژکتوری سوخت رسانی

▪ کاهش مصرف سوخت

این سیستم تمامی اطلاعات ضروری کارکرد موتور ( نظیر سرعت موتور، بار موتور، درجه حرارت، میزان گشودگی دریچه گاز ) را جهت تطابق دقیق شرایط کارکرد دینامیکی یا ساکن مشخص کرده و بدینوسیله مقدار دقیق سوخت مورد نیاز موتور را تحت شرایط مشخص شده تامین می کند .

▪ افزایش بازده موتور

سیستمهای Ke – jetronic و L – jetronicآزادی عمل بیشتری را جهت پر شدن کامل سیلندر ( بازده حجم) و با گشتاور بالاتر فراهم می کنند . این عمل باعث افزایش توان خروجی و نیز بهبود نمودار گشتاور خواهد شد . هم چنین سیستم mono- jetrnic قابلیت تطابق با سیستمهای اندازه گیری جداگانه سوخت و هوا را نیز دارا می باشد .

▪ قابلیت شتابگیری سریع

تمامی سیستمهای انژکتوری خود را با تغییرات بار موتور در هر شرایط کارکرد بدون هیچ وقفه ای مطابقت می دهند . این قابلیت در هر دو سیستم انژکتوری تک نقطه ای و نیز سیستم انژکتوری چند نقطه ای وجود دارد . سیستمهای انژکتوری چند نقطه ای سوخت را مستقیما به طرف سوپاپ ورودی پاشش می کنند . در این نوع سیستم مشکلات مربوط به تغلیظ سوخت در داخل سیلندر وجود ندارد . در سیستمهای انژکتوری تک نقطه ای بایستی مشکل وجود لایه های تغلیظ شده سوخت در سیلندر را بطریقی رفع کرد . این مشکل با ایجاد سیستم طراحی جدید که سوخت را مخلوط کرده و اندازه می گیرد رفع خواهد شد .

▪ قابلیت استارت بهتر در هوای سرد

مقدار دقیق سوخت مطابق با درجه حرارت موتور و سرعت استارت مشخص گردیده و امکان استارت سریع و پایداری سیستم موتور در دور آرام را فراهم می کند . در فاز گرم شدن موتور سیستم دقیقا از مقدار مشخصی سوخت جهت راه اندازی سیستم و در پاسخگویی به نیاز دریچه گاز در تامین کمترین مقدار مصرف سوخت استفاده می کنند.

▪ آلودگی خروجی کمتر

در این سیستم مخلوط سوخت – هوا تاثیر مستقیمی بر عمل تجمع گازهای خروجی از اگزوز خواهد داشت . در صورت کارکرد موتور با کمترین سطح آلودگی خروجی سیستم تشکیل مخلوط سوخت – هوا بایستی نسبت این مخلوط را در حد ثابتی نگه دارد .دقت کارکرد سیستمهای امکان ثابت نگهداشتن شکل مخلوط سوخت – هوا را فراهم آورده است .