همه چیز درباره سیستم پاشش سوخت و انژکتور خودرو

همه چیز درباره سیستم پاشش سوخت و انژکتور خودرو|ولتاژ باتری

در هر پیشرانه‌ی احتراق داخلی مخلوطی از سوخت و هوا با ورود به محفظه‌ی احتراق و مشتعل‌شدن سبب تولید قدرت می‌شود. برای دستیابی به بالاترین بازده پیشرانه فرآیند احتراق باید به‌صورت کامل انجام شود.

اگرچه این امر در کلام ساده به‌نظر می‌رسد، اما حقیقت این است که عوامل مختلفی در تحقق این هدف تأثیرگذارند.

یکی از عمده‌ترین آن‌ها نسبت دقیق سوخت به هوا است که از طریق کنترل میزان سوخت ورودی به محفظه‌ی احتراق کنترل می‌شود. اگر نسبت سوخت از مقدار مشخصی بیش‌تر باشد، به دلیل کمبود اکسیژن همه‌ی سوخت فرصت اشتعال نمی‌یابد، در نتیجه خودرو به‌سختی استارت می‌خورد و در اصطلاح خفه می‌کند.

از سوی دیگر در صورتی که نسبت سوخت از مقدار معینی کم‌تر باشد، باز هم خودرو روشن نمی‌شود. در هر دو حالت علاوه بر کاهش چشمگیر بازدهی پیشرانه، به دلیل احتراق ناقص گازهای آلاینده‌ی زیادی به هوا وارد می‌شود. به همین دلیل کنترل دقیق نسبت سوخت به هوا امری حیاتی و مهم در جهت افزایش بازدهی پیشرانه و حفظ محیط‌زیست است.

همه چیز درباره سیستم پاشش سوخت و انژکتور خودرو|ولتاژ باتری

در گذشته پیشرانه‌های کاربراتوری

مشکلات زیادی برای کنترل نسبت سوخت به هوا داشتند. معضل اصلی این بود که پیشرانه‌های مجهز به یک کاربراتور قادر به سوخت‌رسانی برابر در سیلندرها نبودند و اغلب دورترین سیلندر نسبت به کاربراتور سوخت کم‌تری نسبت به سیلندرهای نزدیک‌تر دریافت می‌کرد که این امر موجب کاهش راندمان و افزایش آلایندگی می‌شد.

برای حل این مشکل مهندسان

رفته‌رفته پیشرانه‌های مجهز به دو کاربراتور را طراحی کردند که می‌توانست تا حدودی مشکلات گذشته را حل نماید، اما مشکل جدید هماهنگ‌سازی این اجزا با یکدیگر و مصرف سوخت بالا بود که در نتیجه پیچیدگی و آلایندگی این پیشرانه‌ها را افزایش می‌داد.

این مشکلات طی سال‌ها سبب شد که مهندسان به فکر طراحی مکانیزم‌های با راندمان بالا جهت کنترل میزان دقیق سوخت بیفتند و درست در این زمان سیستم پاشش سوخت/انژکتور متولد شد.

همه چیز درباره سیستم پاشش سوخت و انژکتور خودرو|ولتاژ باتری

تاریخچه

برای دهه‌ها سیستم‌های کاربراتوری استفاده‌ی گسترده‌ای در صنعت خودروسازی داشتند تا اینکه آلودگی هوا و کنترل نسبت سوخت به هوا به دغدغه‌ای برای خودروسازان و حامیان محیط‌زیست بدل شد.

تاریخچه‌ی استفاده از سیستم پاشش سوخت به اوایل قرن بیستم میلادی باز می‌گردد. در سال ۱۹۰۲ میلادی از این سیستم تنها در پیشرانه‌ی هواپیماها استفاده می‌شد.

در این سال یک خلبان فرانسوی به نام لئون لواواسور نسخه‌ای آزمایشی از این سیستم را در پیشرانه‌ی هشت سیلندر آنتونت هواپیمای خود استفاده کرد که به‌طور اتفاقی بعدها به اولین پیشرانه‌ی هشت سیلندر مورد استفاده در یک وسیله‌ی نقلیه در طول تاریخ بدل شد. با آغاز جنگ‌های جهانی اول و دوم استفاده از این سیستم در هواپیماها ادامه یافت و کم‌کم استفاده از آن عادی شد.

همه چیز درباره سیستم پاشش سوخت و انژکتور خودرو|ولتاژ باتری

۲۳ سال بعد از لواواسور یک مهندس و مخترع سوئدی به نام یوناس هسلمن نسخه‌ای اولیه از سیستم پاشش سوخت مستقیم را در پیشرانه‌ی بنزینی خود استفاده کرد که سبب می‌شد در آخرین لحظه‌ی مرحله‌ی تراکم سوخت به درون محفظه‌ی احتراق تزریق شود.

در دهه‌ی ۱۹۴۰ میلادی افراد فعال در حوزه‌ی مسابقات اتوموبیل‌رانی اقدام به استفاده‌ی آزمایشی از سیستم پاشش سوخت در خودروهایشان کردند. در ابتدا از این سیستم در مسابقات استقامتی و رکوردشکنی سرعت استفاده شد. در دهه‌ی ۱۹۵۰ میلادی مرسدس بنز با همکاری بوش سیستم پاشش سوخت مکانیکی را مورد استفاده قرار داد و در سال ۱۹۵۵ میلادی استرلینگ ماس پشت فرمان مرسدس بنز 300SLR مجهز به سیستم پاشش سوخت بوش نشست و توانست فاتح مسابقات میله میلیا شود (این مسابقه به مسافت ۱۶۰۰ کیلومتر بین سال‌های ۱۹۲۷ تا ۱۹۵۷ برگزار می‌شد).

اساس عملکرد

همه چیز درباره سیستم پاشش سوخت و انژکتور خودرو|ولتاژ باتری

به‌طور خلاصه سیستم پاشش سوخت/انژکتور نازلی است که سبب می‌شود مقدار دقیق و معینی از سوخت به‌صورت غبار، پودر یا اتمی در آمده و داخل محفظه‌ی احتراق پاشیده شود. برای این منظور، پردازشگر (ECU) و حسگرهای پیچیده و متعددی مورد نیاز است که از طریق آن‌ها بتوان میزان دقیق سوخت مورد نیاز را اندازه‌گیری کرد.

حسگرهای تعبیه شده در این سیستم تمامی پارامترهای لازم جهت تعیین میزان دقیق سوخت مورد نیاز را با توجه به شرایط رانندگی به واحد پردازنده ارسال می‌کنند، سپس پردازشگر با ارسال پالس الکتریکی به واحد کنترل کننده‌ی میزان سوخت، مقدار دقیق سوخت مورد نیاز پیشرانه را تنظیم می‌کند.

اجزای اصلی

برخلاف تصور اکثریت، سیستم پاشش سوخت مجموعه‌ای پیچیده از قطعات مختلف است که در هماهنگی کامل با یکدیگر عمل می‌کنند. در ادامه به معرفی اجزای اصلی این سیستم و توضیح هر یک از آن‌ها می‌پردازیم.

پمپ بنزین فشار بالا

همه چیز درباره سیستم پاشش سوخت و انژکتور خودرو|ولتاژ باتری

اولین و اصلی‌ترین قطعه در سیستم پاشش سوخت، پمپ بنزین است. این پمپ که درون باک خودرو تعبیه شده است وظیفه‌ی تأمین جریان فشار بالای سوخت و رساندن آن به نازل‌ها را برعهده دارد.

مسیر سوخت

مجموعه‌ای از لوله‌ها است که درون آن‌ها سوخت با فشار بالا جریان دارد. یک سر این لوله‌ها به پمپ بنزین و سر دیگر آن‌ها به نازل‌ها متصل است. مسیر سوخت یک مسیر دو طرفه برای رفت و برگشت سوخت اضافی از نازل‌ها است.

تنظیم‌کننده / رگلاتور

این قطعه روی مسیر سوخت و قبل از نازل‌ها قرار می‌گیرد. وظیفه‌ی آن تنظیم فشار سوخت مورد نیاز نازل‌ها است. این فشار در پیشرانه‌های مختلف و در شرایط رانندگی متفاوت تغییر می‌کند.

نازل

حسگر جریان جرمی هوا

این حسگر میزان جرم هوای ورودی به پیشرانه را در اختیار پردازشگر قرار می‌دهد.

حسگر اکسیژن

میزان اکسیژن موجود در اگزوز را اندازه می‌گیرند تا پردازنده تشخیص دهد که نسبت هوا به سوخت در پیشرانه در چه وضعیتی قرار دارد و در صورت نامناسب بودن تغییرات لازم را به‌سرعت اعمال کند.

حسگر تشخیص موقعیت دریچه‌ی هوا

این حسگر به‌طور لحظه‌ای میزان باز و بسته‌شدن دریچه‌ی هوا را اندازه‌گیری می‌کند تا پردازنده به‌صورت لحظه‌ای از میزان هوای ورودی به پیشرانه مطلع شده و میزان سوخت مورد نیاز را تنظیم کند.

حسگر دمای آب

این حسگر میزان دمای آب خنک‌کننده را اندازه‌گیری می‌کند تا واحد پردازنده از عملکرد پیشرانه در دمای بهینه مطلع شود.

حسگر ولتاژ

میزان ولتاژ سیستم برق خودرو را زیر نظر دارد تا در صورت افت ولتاژ واحد پردازنده زمان بین اسپری سوخت را افزایش دهد.

حسگر فشار مطلق دریچه‌ی هوا

میزان فشار هوا در دریچه‌ی ورود هوا به سیلندر را کنترل می‌کند. میزان هوای ورودی به پیشرانه نشانگر خوبی برای تعیین میزان قدرت خروجی پیشرانه در هر لحظه است. هر قدر میزان هوای ورودی به سیلندر بیشتر باشد، فشار مطلق کمتر است و در نتیجه تشخیص میزان قدرت خروجی پیشرانه میسر می‌شود.

حسگر سرعت پیشرانه

همه چیز درباره سیستم پاشش سوخت و انژکتور خودرو|ولتاژ باتری