سیستم سوخت رسان خودرو

۲. سیستم تزریق سوخت انژکتوری

– سنسور اکسیژن

• نحوه عملکرد سیستم سوخت‌رسانی انژکتوری و انواع آن

در این سیستم، سوخت توسط پمپ (الکتریکی یا مکانیکی) به داخل لوله‌های انتقال و ریل سوخت با فشار زیاد تزریق شده و به انژکتور منتقل می‌شود. انژکتور، مشابه سرنگ تزریق عمل کرده و سوخت را به صورت پودری از طریق سوزن خود درون سیلندر هوا می پاشد. این فرآیند ترکیب سوخت و هوای مورد نیاز برای احتراق موتور را فراهم می‌کند.

میزان سوخت و زمان پاشش آن توسط انژکتور واحد کنترل الکترونیکی (ECU) یا کامپیوتر اتومبیل با توجه به اطلاعات حاصل از سنسورها دقیقاً تنظیم می‌شود. حلقه پاشش سوخت توسط انژکتور از زاویه قابل تغییر کمترین تا بیشترین قابل تنظیم است، که باعث تنظیم میزان سوخت تزریقی درون سیلندرها و غلظت آن می‌شود.

سیستم سوخت‌رسانی انژکتوری انواع مختلفی دارد که به دو دسته کلی مکانیکی و الکتریکی تقسیم می‌شوند. سیستم‌های مکانیکی-انژکتوری، به خصوص سیستم‌های کا-جترونیک و کا‌ای-جترونیک، در صنعت خودروسازی از مدت‌ها پیش به دلیل قدمت و کارایی کاهش یافته‌اند. در زیر نام و توضیحات این سیستم‌ها آمده است:

سیستم‌های مکانیکی-انژکتوری

این سیستم ابتدایی‌ترین نوع سوخت‌رسانی است که توسط کمپانی بوش ابداع شد. در این سیستم، تزریق سوخت به صورت مکانیکی و مداوم انجام می‌شود، و انژکتور جایگزین کاربراتور در سیستم‌های کاربراتوری می‌شود، بدون نیاز به ECU و سنسورهای حساس.

– سیستم کا‌ای-جترونیک (KE-Jetronic)

نسخه پیشرفته‌تر سیستم کا-جترونیک است که در آن پاشش سوخت توسط انژکتور به صورت مکانیکی و منقطع توسط واحد کنترل سیستم تنظیم می‌شود. این سیستم، بدون وجود واحد کنترل الکترونیکی (ECU) و سنسورهای حساس، عمل می‌کند

سیستم‌های الکتریکی-انژکتوری (EFI)

در این سیستم، انژکتور بدون ارتباط مکانیکی با موتور عمل می‌کند و سوخت به صورت تناوبی درون منیفولد هوا تزریق می‌شود. این انژکتور تنها با واحد کنترل الکترونیک (ECU) ارتباط دارد.

♦ سیستم‌های ال‌اچ-جترونیک (LH-Jetronik)

این فرم پیشرفته‌تر از سیستم ال-جترونیک است و دقت بیشتری در اندازه‌گیری اختلاط هوا و سوخت دارد.

♦ سیستم پاشش سوخت تک نقطه‌ای (SPFI)

در این سیستم، یک انژکتور برای عمل پاشش به کار می‌رود و زمان پاشش برای رسیدن سوخت به هر ۴ سیلندر طولانی‌تر است. ECU مشخص کننده این میزان و زمان است و توزیع سوخت توسط منیفولد ورودی در سیلندرها انجام می‌شود. این سیستم با تنظیم متغیرهای سوخت به وضعیت موتور، از دقت بیشتری نسبت به سیستم‌های قبلی برخوردار است.

♦ سیستم پاشش سوخت چند نقطه‌ای (MPFI)

در این سیستم، برای هر سیلندر از یک انژکتور استفاده می‌شود و انژکتورها بر روی ریل سوخت‌رسانی قرار دارند و سوخت را به پشت سوپاپ‌های هوای ورودی سیلندر می‌پاشند. این سیستم باعث احتراق بهتر شده و به دلیل تغییر کمتر حالات سوخت، بهبودی در عملکرد موتور ایجاد می‌کند. در حال حاضر، MPFI سیستم رایج‌ترین انژکتوری برای سوخت‌رسانی در خودروها است.

♦ سیستم پاشش سوخت مستقیم (GDI)

این سیستم پیشرفته‌تر از MPFI است و سوخت مستقیماً درون سیلندر پاشیده می‌شود و سوپاپ‌های هوای ورودی سیلندرها حذف می‌شوند. به دلیل هزینه‌های بالا و حساسیت قطعات، این سیستم بیشتر در خودروهای فرمول یک، مسابقه‌ای، یا خودروهای لوکس و گران‌قیمت استفاده می‌شود.

مزایا ویژگی‌های سیستم‌های انژکتوری

پیشتر برخی از مزایا و برتری‌های این سیستم نسبت به سیستم‌های قدیمی‌تر را برشمردیم. حالا به تفصیل به بررسی این مزایا و ویژگی‌ها می‌پردازیم.

– افزایش بازدهی موتور: به دلیل ترکیب دقیق هوا و سوخت برای شرایط مختلف موتور، راندمان آن با استفاده از این سیستم بهبود چشم‌گیری داشته و با افزایش راندمان حجمی و حرارتی، گشتاور نیز تا ۱۵ درصد افزایش می‌یابد، که منجر به بهبود عملکرد کلی موتور می‌شود.

– افزایش سرعت شتاب‌گیری: این ویژگی در هر دو نوع پاشش، چند نقطه‌ای و تک‌نقطه‌ای، به دلیل سرعت عمل مطابقت سوخت با شرایط موتور حاصل می‌شود. این مزیت به خصوص در سیستم‌های چند نقطه‌ای تزریق مستقیم بیشتر و به وضوح مشهود است، زیرا در این روش، با پاشش مستقیم سوخت در سیلندرها، مسئله تغلیظ سوخت و زمان لازم برای اندازه‌گیری این درصد وجود ندارد.

– استارت بهتر در هوای سرد: در سیستم انژکتوری، واحد کنترل موتور (ECU) با استفاده از سنسورهای دمای هوا و دور موتور، میزان سوخت را متناسب با دما و دور موتور مشخص می‌کند و شرایط مناسب برای پاشش توسط انژکتور را تنظیم می‌کند. این اقدام باعث می‌شود که در دماهای پایین، مشکلی برای استارت زدن و روشن شدن خودرو پدیدار نشود.
– بهینه‌سازی مصرف سوخت: تعیین دقیق میزان سوخت مورد نیاز برای عملکرد بهینه موتور، در شرایط مختلف، تأثیر گذاری مستقیم بر کاهش هدررفت سوخت دارد. این مقدار با استفاده از اطلاعاتی از قبیل سرعت، دما، و بار موتور، به‌طور صحیح توسط سیستم انژکتوری با تنظیم درصد گشودگی دریچه‌های گاز، مشخص می‌شود.
– کاهش آلایندگی خودرو: این مزیت ناشی از حفظ ثابت درصد سوخت به هوا در مخلوط سوختی است. تنظیم دقیق این درصد، از طریق سنسورها و گزارش‌های دقیق آن‌ها انجام می‌شود. نوعی از نوآوری که ایجاد سیستم‌های انژکتوری را شکل داده است، این است که این سیستم‌ها تعیین‌کننده استانداردهای آلایندگی خودرو می‌باشند.
توزیع یکنواخت سوخت در سیلندرها، افزایش توان خروجی خودرو، پاسخ سریع به دریچه‌های گاز، و قطع تامین سوخت در فاز شتاب منفی، از مزایای دیگر این سیستم‌ها می‌باشد.
معایب سیستم‌های انژکتوری شامل گرانی قطعات، حساسیت بیشتر، نیاز به مراقبت و تعمیر دقیق‌تر، و استفاده از فیلترهای سوخت با کیفیت‌تر است.

تفاوت بین خودروهای انژکتوری دیزلی و بنزینی

در سیستم‌های انژکتوری دیزلی، احتراق سوخت و ایجاد جرقه داخل سیلندر به‌طور خودکار اتفاق می‌افتد. این امر با ورود هوا به سیلندر و افزایش تراکم و دما، شرایط انفجار گازوئیل را فراهم می‌کند. در همین حین، پاشش سوخت انجام می‌شود و با احتراق، پیستون حرکت کرده و موتور فعال می‌شود. اما در خودروهای بنزینی، مخلوط سوخت و هوا به سیلندر وارد شده و احتراق توسط سیستم جرقه‌زنی و شمع‌ها صورت می‌گیرد. در اینجا، نیاز به تراکم بالاتر هوا در سیلندر نسبت به خودروهای دیزلی وجود ندارد.
علاوه بر این، در خودروهای دیزلی از هوای محیط برای مکش درون سیلندرها استفاده می‌شود، در حالی که در خودروهای بنزینی، سیستم سوخت‌رسانی و هواگیری دو جداگانه وجود دارد و مخلوط گاز و سوخت وارد سیلندرها می‌شود. تنظیم زمان جرقه زنی شمع‌ها و درصد مخلوط هوا و سوخت در سیلندرها به‌عهده ECU است.
در نهایت، موتورهای دیزلی توان بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی دارند، اما در عوض دارای آلایندگی بیشتری هستند. لازم به ذکر است که مزدا در سال‌های اخیر توانسته است با طراحی موتورهای بنزینی با عملکرد شباهت به موتورهای دیزلی، در برخی از محصولات جدید خود استفاده کند و بازده خوبی از آن‌ها ببرد. یکی از مزایای این موتورها، کاهش مصرف سوخت نسبت به موتورهای بنزینی معمولی است.