برای اینکه موتور خودرو نرم و با راندمان بالا کار کند باید ترکیب مناسبی از سوخت و هوا وارد سیلندر ها شود.

در گذشته ترکیب سوخت و هوا توسط کاربراتور ساخته می شد که در عمل وسیله بی نقصی برای ساخت یک نسبت دقیق از سوخت و هوا نبود.

بزرگترین مشکلی که در کاربراتور وجود داشت این بود که کاربراتور به تنهایی باید به چهار سیلندر سوخت رسانی می کرد و به دلیل یکسان نبودن فاصله بین کاربراتور و هر یک از سیلندر ها در عمل هیچگاه به سیلندر ها مقدار مساوی سوخت نمی رسید یا به عبارت دیگر نسبت سوخت به هوا در سیلندر های مختلف متفاوت بود. در این وضعیت راندمان موتور کاهش پیدا می کرد و لرزش و صدای موتور بیشتر می شد.

یک راه استفاده از دو کاربراتور بود اما تنظیم این کاربراتور ها هم کار آسانی نبود و استفاده از این روش مقبولیتی پیدا نکرد. در نهایت امروزه بیشتر خودرو ها از سیستم تزریق سوخت یا همان سیستم انژکتوری استفاده می کنند. در این سیستم می توان دقیقا تعیین کرد چه مقدار سوخت به هر سیلندر برسد. خودروهای انژکتور راندمان و قدرت بیشتری از خودرو های کاربراتوری دارند  و به دلیل اینکه آلودگی کمتری برای محیط زیست دارند از نظر اقتصادی هم برای جامعه مفید هستند.

سیستم تزریق سوخت دیزل

سیستم تزریق سوخت در موتور های بنزینی همیشه از نوع غیر مستقیم است، بنزین در مانیفولد ورودی هوا تزریق می شود به این ترتیب قبل از ورود سوخت می توان اطمینان حاصل کرد که سوخت به خوبی با هوا مخلوط می شود و احتراق خوبی خواهیم داشت.

اما بسیاری از موتور های دیزل از سیستم تزریق سوخت مستقیم استفاده می کنند به این ترتیب که سوخت مستقیما به داخل سیلندری که هوا در آن کمپرس شده است تزریق می شوند. اما برخی موتور های دیزل از سیستم غیر مستقیم استفاده می کنند که در آن سوخت در اتاقک پیش احتراق تزریق می شود که یک کانال باریک است که به سر سیلندر متصل می شود.

در موتور های دیزل فقط هوا به داخل سیلندر مکیده می شود.  هوا با کمپرس شدن و افزایش فشار آنقدر داغ می شود که با پاشش سوخت در داخل سیلندر به صورت خود به خود محترق می شود. زمان پاشش با آخرین لحظه فشرده شدن سوخت منطبق است تا بیشترین راندمان را داشته باشیم.

سیستم انژکتور در موتور های بنزینی

همه خودرو های بنزینی مدرن از سیستم پاشش سوخت غیر مستقیم استفاده می کنند. یک پمپ مخصوص بنزین را از باک به سمت موتور می فرستد و فشار آنرا هم به اندازه مورد نیاز بالا می برد و از آنجا بوسیله مقسم ها در حالیکه هنوز تحت فشار است به سمت هر سیلندر هدایت می شود.

بسته به نوع سیستم سوخت رسانی انژکتوری سوخت در مانیفولد ورودی هوا یا ورودی هوای سیلندر می شود. به کمک فشار سوخت و انژکتورها بنزین به صورت پودری اسپری می شود تا سوخت به خوبی با هوا مخلوط گردد. به این ترتیب با مکش هوا به داخل سیلندر ترکیب هوا و سوختی که به داخل آن پاشش شده است وارد سیلندر شده و آماده احتراق می گردد.

بعضی خودرو ها از سیستم تزریق سوخت مولتی پوینت یا چند نقطه ای استفاده می کنند به گونه ای که برای هر سیلندر یک انژکتور جداگانه تعبیه شده است و فقط همان سیلندر را تغذیه می کند این سیستم پیچیده است و معمولا گران تمام می شود. سیستم دیگری که بیشتر از آن استفاده می شود تزریق یک نقطه ای است که یک انژکتور برای همه سیلندر ها عمل پاشش را انجام می دهد یا در سیستم دیگر هر انژکتور دو سیلندر را تغذیه یا سوخت رسانی می کند.

انژکتور ها

آنژکتور ها در جایی که باید سوخت را اسپری کنند پیچ می شوند و زاویه آنها به گونه ای تنظیم می شود که سوخت را در هوای ورودی به سیلندر اسپرس کنند.

انژکتور ها بسته به نوع سیستم سوخت رسانی یکی از این دو نوع هستند. اولی از نوع پاشش مداوم هستند که سوخت را پشت سوپاپ ورودی هوا به صورت مداوم تا زمانی که موتور در حال کار است، تزریق می کنند. این نوع انژکتور ها هیچ کنترلی بر میزان سوخت اسپری شده یا دبی سوخت ندارند. مقدار سوخت به وسیله یک سیستم مکانیکی یا الکتریکی کنترل می شود در حقیقت یک شیر مکانیکی یا برقی دبی سوخت را کنترل می کند.

دومی انژکتور پالسی یا زمانی است. در این سیستم پاشش فقط در مرحله تنفس یا مکش سیلندر انجام می گیرد. در این سیستم هم دبی سوخت می تواند به صورت مکانیکی یا الکتریکی کنترل شود.

سیستم کنترل دبی مکانیکی قدیمی تر و پیچیده تر بود که تعمیرات آنرا هم مشکل تر می کرد همچنین سرعت پاسخ آن کند بود. امروزه کنترل دبی سوخت انژکتور ها به صورت الکتریکی انجام می گیرد این سیستم به دلیل هزینه کمتر و قابلیت اطمینان بالاتر جایگزین سیستم قدیمی مکانیکی شده است.

سیستم کنترل سوخت الکترونیکی

فرق اصلی بین سیستم تزریق سوخت الکتریکی و مکانیکی در این است که کنترل به وسیله تجهیزات برقی انجام می شود که از ECU فرمان می گیرند ECU در حقیقت یک کامپیوتر میناتوری است که اطلاعت لازم برای پروسس را از سنسور ها دریافت می کند.

از جمله اطلاعاتی که به این کامپیوتر توسط سنسور ها ارسال می شوند می توان به فشار هوا، دمای هوا ی ورودی به موتور، دمای موتور، موقعیت شتاب دهنده و دور موتور اشاره کرد. این اطلاعات ارزشمند به ECU یا همان کامپیوتر کوچک ما این امکان را می دهند تا مقدار پاشش سوخت را به اندازه مناسب محاسبه نماید.

کامپیوتر سیگنال های ورودی از سنسور ها را دریافت می کند این اطلاعات در برنامه ای که روی ECU قرار دارد مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند و با تنظیماتی که در کارخانه به برنامه داده شده است تعیین می کند مقدار سوخت پاشش شده چقدر باشد. آنگاه با سیگنالی که به شیر یا ولو الکتریکی ارسال می کند مشخص می کند چقدر این شیر برقی باز بماند و سوخت به داخل مسیر ورودی هوا پاشش شود. همه این کارها در کسری از ثانیه انجام می شود. این یک سیستم کنترل است که علاوه بر سیگنال هایی که از سنسور ها دریافت می کند از موقعیت پدال گاز هم سیگنالی دریافت می کند و به محض اینکه راننده پدال گاز را می فشارد واکنش نشان می دهد و زمان بیشتری مسیر پاشش را باز نگه می دارد، تا خودرو شتاب گیری کند.

در سیستم پاشش الکترونیکی علاوه بر اینکه مشکل پاشش بیش از حد سوخت (که در سیستم های مکانیکی وجود داشت) رفع گردیده است بلکه این سیستم می تواند در فشار های کمتری در حدود 25-30 psi کار کند. به این ترتیب موتور خودرو نرم تر و بی صدا تر کار می کند.

یکی از سیستم های کنترل الکترونیکی  معروف  انژکتوری Ljetronic   کمپانی بوش است که در بسیاری از خودرو های اروپایی مورد استفاده قرار گرفته است. در این سیستم سوخت بوسیله پمپ از باک به سمت لوله های سوخت و انژکتور ها هدایت می شود. سوختی که پمپ می شود بیش از مقداری است که برای پاشش نیاز است سوخت اضافی از طریق لوله های مسیر برگشت به باک بنزین خودرو باز می گردد مقدار سوخت بازگشتی را یک رگلاتور فشار تنظیم می کند تا فشار در در مسیر رفت و قبل از انژکتور ها از مقدار مشخصی کمتر نشود و تا حد ممکن ثابت بماند.

ولوهای اینژکشن یا همان شیرهای الکتریکی به کمک فشار فنر بسته نگه داشته می شوند و به کمک سیم پیچ و نیروی الکترومغناطیسی باز می شوند وقتی که برق به این سیم پیچ ها می رسد نیروی الکترومغناطیسی بر نیروی فنر غلبه می کند و شیر را باز می کند. زمان باز بودن این شیر از طریق سیستم کنترل سوخت تعیین می شود تا میزان سوخت پاشش شده به دقت کنترل شود. به عبارت دیگر مقدار سوختی که به داخل سیلندر پاشش می شود به زمان باز بودن شیر ها یا برقدار شدن سیم پیچ آن بستگی دارد.

سیستم مدیریت موتور

برخی سیستم های کنترل تزریق سوخت پیشرفته تر که با نام سیستم مدیریت موتور شناخته می شوند، می توانند بسیاری فاکتور های موتور خودرو را برای کنترل جریان سوخت در نظر بگیرند که در یک سیستم کنترل سوخت الکترونیکی ساده در نظر گرفته نمی شود. خودروهای امروزی معمولا از این سیستم سوخت رسانی استفاده می کنند.

یک نوع از این سیستم ها بوش مترونیک نام دارد، که میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی از اگزوز را نیز اندازه می گیرد. و زمانیکه موتور خوب کار نمی کند یا احتراق ناقص داریم می تواند با دستور به سیستم کنترل خودرو مصرف سوخت آنرا به شیوه ای دقیق تر تنظیم کند.

به این ترتیب از کاهش سطح آلایندگی خودرو اطمینان حاصل خواهد شد و راندمان موتور و کارایی آن نیز افزایش خواهد یافت.

علی یزدی مقدم