در راستای مصرف بهینه سوخت و کاهش آلودگی هوا، در سیستم سوخت‌رسانی مورد استفاده خودروها تغییرات زیادی اعمال شد. بیشتر موتورهای احتراق داخلی خودروهای قدیمی، از کاربراتور برای تامین سوخت موتور استفاده می‌کردند. با تکامل خودروها و برای رسیدگی به تمام الزامات عملیاتی، کاربراتور‌ها به مرور پیشرفته‌تر شدند؛ اما با گذشت زمان و به منظور جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه‌ای، برای کنترل بسیار دقیق نسبت هوا به سوخت، نیاز به وسیله دیگری بود که پیشرفته‌تر از کاربراتور باشد.
به مرور زمان سیستم‌های انژکتوری وارد بازار شدند. این سیستم طرز کاری مشابه با کاربراتور داشت و مانند آن به ترکیب کردن سوخت و هوا به میزان مناسب و تزریق آن به موتور می‌پرداخت. البته به دلیل ماهیت کاری این قطعه، انجام این کار بسیار دقیق‌تر از کاربراتور صورت می‌گرفت. در این مطلب از اکسون پارت قصد داریم به بررسی طرز کار موتورهای انژکتوری بپردازیم.
سیستم‌های انژکتوری چگونه به وجود آمدند؟
در ابتدا کاربراتور‌ها با سیستم‌های تزریق سوخت بدنه دریچه گاز که به عنوان سیستم‌های تزریق سوخت یک نقطه یا مرکزی هم شناخته می‌شدند، جایگزین شدند. چون این سیستم‌ها تقریباً به عنوان جایگزینی برای کاربراتور حساب می‌شدند، خودروسازان مجبور نبودند تغییرات اساسی در طراحی موتور خودروها ایجاد کنند.
با طراحی موتورهای جدید‌تر، سیستم تزریق سوخت چند پورت، جای سیستم تزریق سوخت یک نقطه‌ای را گرفت. سیستم‌های جدید، به ازای هر سیلندر یک انژکتور سوخت دارند و این انژکتور به گونه‌ای قرار می‌گیرد که درست در سوپاپ ورودی، سوخت را اسپری می‌کند. این سیستم، سوخت را به طور بسیار دقیق‌تر اندازه گرفته و پاسخ سریع‌تری را ارائه می‌دهد.
سیستم‌های انژکتوری چگونه کار می‌کنند؟
انژکتور قطعه‌ای است که در ورودی سیلندر خودرو نصب می‌شود و وظیفه آن تنظیم و اسپری سوخت به درون سیلندر است. این سوخت در نهایت طی فرآیند احتراق، به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود و خودرو را به حرکت در می‌آورد؛ بنابراین انژکتور یکی از قطعات مهم خودرو محسوب می‌شود که باید برای نگهداری صحیح خودرو و افزایش عمر مفید آن، توجه ویژه‌ای به نگهداری این قطعه داشته باشید.
پدال گاز در خودرو شما به سوپاپ دریچه گاز متصل است. چون این دریچه میزان هوای ورودی به موتور را تنظیم می‌کند، به آن پدال هوا هم می‌گویند. وقتی پدال گاز را با پا فشار می‌دهید، دریچه گاز بیشتر باز می‌شود و هوای بیشتری را وارد خودرو می‌کند. واحد کنترل موتور یا ECU که وظیفه کنترل تمام اجزای الکترونیکی موتور را به عهده دارد، وقتی دریچه گاز را باز می‌بیند، با پیش بینی ورود هوای بیشتر به موتور، میزان سوخت را افزایش می‌دهد. بسیار مهم است که به محض باز شدن دریچه گاز، میزان سوخت ورودی هم افزایش پیدا کند؛ زیرا در غیر اینصورت هوا بدون سوخت کافی به سیلندرها می‌رسد.
سنسورها
سنسورها جرم هوای ورودی به موتور و همچنین میزان اکسیژن موجود در اگزوز را کنترل می‌کنند. آن‌ها از این اطلاعات برای تنظیم دقیق تحویل سوخت استفاده کرده تا نسبت هوا به سوخت صحیح باشد.
انژکتورها
انژکتور سوخت، چیزی نیست به جز یک شیر کنترل شده الکترونیکی که در ورودی سیلندر خودرو قرار دارد. در واقع پمپ بنزین، سوخت را با فشار بالا تا پشت انژکتور می‌رساند و انژکتور با باز و بسته شدن‌های مکرر و چندین بار در ثانیه، اسپری بنزین در سیلندر را کنترل می‌کند.
داخل انژکتور چه می‌گذرد؟
هنگامی که انژکتور به کار می‌افتد، یک آهنربای الکتریکی پیستون را حرکت می‌دهد و دریچه را باز می‌کند. بعد از آن، به سوخت تحت فشار اجازه داده می‌شود تا از طریق یک نازل کوچک به بیرون سرازیر شود. این نازل به گونه‌ای طراحی شده است که سوخت را اتمیزه کرده و تا حد ممکن یک غبار ریز برای سوختن راحت‌تر ایجاد می‌کند. مقدار سوخت عرضه شده به موتور، بر اساس مدت زمانی که انژکتور باز می‌ماند، تعیین می‌شود. این بازه زمانی که توسط ای‌سی‌یو کنترل می‌شود را پالس می‌نامند.
انژکتور‌های نصب شده در منیفولد ورودی موتور
همان‌طور که گفتیم، انژکتورها در منیفولد ورودی نصب می‌شوند تا سوخت را به طور مستقیم در سوپاپ‌های ورودی اسپری کنند. لوله‌ای به نام ریل سوخت هم، سوخت تحت فشار را برای همه انژکتورها تامین می‌کند. به منظور تامین مقدار مناسب سوخت، واحد کنترل موتور به تعداد زیادی سنسور مجهز شده است که در ادامه نگاهی به برخی از آن‌ها می‌اندازیم.
سنسور جریان هوای جرمی
این سنسور جرم هوای ورودی به موتور را به ای‌سی‌یو گزارش می‌دهد. سنسور جریان هوای جرمی از مهم‌ترین سنسور‌های سیستم‌های انژکتوری است که اگر خراب شود، علاوه بر بالا بردن مصرف سوخت، باعث بد کار کردن یا روشن نشدن موتور هم می‌شود.
بعد از اینکه جرم هوای ورودی به موتور توسط این سنسور اندازه‌گیری شد، ECUبا استفاده از این اطلاعات و اطلاعات سایر حسگرها، میزان سوخت مورد نیاز برای انژکتورها را محاسبه می‌کند. خودروهای ارزان قیمت، به جای این حسگر از سنسور فشار مطلق منیفولد یا MAPاستفاده می‌کنند که در آن جرم هوای ورودی به پیشرانه به صورت غیر مستقیم محاسبه می‌شود. در خودروهای مدرن‌تر و گران‌تر هم، سنسور MAF به کار گرفته می‌شود که به صورت دقیق، مقدار جرم هوای وارد شده را اندازه می‌گیرد.
سنسور اکسیژن
سنسور اکسیژن، میزان اکسیژن موجود در اگزوز را کنترل می‌کند تا ای‌سی‌یو بتواند میزان غنی بودن مخلوط سوخت را تعیین کند و بر اساس آن تنظیمات لازم را انجام دهد. سنسور اکسیژن یکی از حسگرهای اصلی خودرو است که در ورودی مسیر اگزوز قرار می‌گیرد و وظیفه آن اندازه‌گیری مقدار اکسیژن موجود در گازهای واقع در موتور یا خروجی از خودرو است.
اکسیژنی که در این گازها وجود دارد، در واقع همان اکسیژن سوخته نشده در فرآیند احتراق است. اگر میزان اکسیژن بالا باشد، به این معناست که احتراق ناقص صورت گرفته و درصد مخلوط سوخت و هوا مناسب نبوده است. با این توضیحات، اگر سنسور گزارش وجود بیش از حد اکسیژن در گازهای خروجی از موتور را بدهد، به معنای بالا بودن غلظت مخلوط و مصرف سوخت زیاد است.
در چنین مواقعی، سنسور اکسیژن گزارشات خود را به ECU ارسال کرده و واحد کنترل موتور تنظیمات لازم را در سیستم سوخت‌رسانی با تغییر زمان اسپری سوخت انژکتورها پیاده می‌کند. اگر سوخت غلیظ باشد، زمان اسپری کوتاه‌تر می‌شود و در صورت رقیق بودن هم، این زمان را افزایش می‌دهد. به طور کلی، سنسور اکسیژن تاثیر بسیار زیادی در کاهش مصرف سوخت، سطح آلایندگی خودرو و همچنین افزایش عملکرد پیشرانه و بهبود فرآیند احتراق دارد.
سنسور موقعیت دریچه گاز
این سنسور موقعیت سوپاپ دریچه گاز را کنترل کرده و تعیین می‌کند که چه مقدار هوا وارد موتور شده است. به دنبال آن، ای‌سی‌یو به سرعت به تغییرات واکنش نشان می‌دهد و در صورت لزوم، میزان سوخت را کم یا زیاد می‌کند. این سنسور روی دریچه گاز و نزدیک استپر بسته می‌شود. وقتی شما پدال گاز را فشار می‌دهید، به همان میزانی که دریچه گاز باز می‌شود، حسگر دریچه گاز هم باز شده و تنظیم اسپری سوخت انژکتورها صورت می‌گیرد.
خودروهای تولید داخل معمولا از سنسور دریچه گاز ساژم یا زیمنس استفاده می‌کنند. این دو نوع حسگر ساختاری متفاوت از هم دارند. به طوری که برای خودرویی که ECU آن از نوع ساژم است، باید از حسگر دریچه گاز ساژم استفاده کرد.
سنسور دریچه هوا نیاز به روغن‌کاری یا سرویس‌های دوره‌ای ندارد و طراحی آن به صورت کاملا الکترونیکی است. این سنسور عمر بالاتری نسبت به حسگرهای دیگر دارد و از دو پایه برای برق و یک پایه برای اطلاعات تشکیل شده است. از مهم‌ترین علائم خرابی سنسور دریچه گاز خودرو، می‌توان به دود کردن غیر طبیعی، خوب گاز نخوردن خودرو، خاموش شدن ماشین موقع گاز دادن، افزایش مصرف سوخت و ... اشاره کرد.
سنسور دمای مایع خنک کننده
این سنسور همان‌طور که از نامش پیداست، دمای مایع خنک‌کننده را اندازه‌گیری کرده و به واحد ECU گزارش می‌دهد. ای‌سی‌یو هم از طریق اطلاعات دریافتی، زمان اسپری سوخت و آوانس‌های جرقه‌ای را تنظیم می‌کند. سنسور دمای آب، از نوع مقاومت NTC است و بر اساس متغیر دمایی عمل می‌کند. به این معنا که با افزایش دمای آب موتور، مقاومت آن کاهش پیدا کرده و با کاهش دمای آب، مقاومت سنسور زیاد می‌شود. سنسور دمای آب، در پشت هوزینگ ترموستات که گرم‌ترین نقطه دمای آب موتور است، نصب می‌شود.
سنسور ولتاژ
وظیفه اصلی سنسور ولتاژ، تشخیص و اندازه‌گیری میزان ولتاژ AC یا DC است. این سنسور به ولتاژ سیستم در خودرو نظارت دارد تا ECU بتواند در صورت افت ولتاژ، سرعت را افزایش دهد. در واقع با استفاده از سنسور ولتاژ می‌توان از بسیاری خطاهای مربوط به تجهیزات و سیستم‌های الکترونیکی که به دلیل ولتاژ بالا یا پایین اتفاق می‌افتند، جلوگیری کرد.
سنسور فشار مطلق منیفولد
این سنسور میزان فشار منیفولد هوا را اندازه می‌گیرد. در واقع سنسور فشار هوای منیفولد اطلاعات هوای ورودی را به ECU گزارش می‌دهد تا ای‌سی‌یو میزان هوایی که باید وارد شود را تعیین کند. با وجود این حسگر در موتورهای انژکتوری، دیگر تنظیم موتور از لحاظ هوای ورودی به‌هم نخواهد خورد.
سنسور دور موتور
این سنسور دور موتور را کنترل می‌کند و گزارش آن را به ECU می‌دهد. دور موتور یکی از عواملی است که برای محاسبه عرض پالس از آن استفاده می‌شود. خراب بودن این سنسور، عملکرد خودرو را مختل خواهد کرد. یعنی خودرو استارت می‌خورد ولی روشن نمی‌شود.
کلام آخر
در این مطلب از اکسون پارت به بررسی طرز کار موتورهای انژکتوری پرداختیم. همان‌طور که گفتیم، انژکتور یکی از قطعات سیستم احتراق خودرو است و نقش بسیار مهمی در کاهش مصرف سوخت و آلاینده‌های خودرو دارد. اگر انژکتور خودرو خراب شود، باعث ریپ زدن خودرو می‌شود که در نهایت منجر به خاموش شدن خودرو خواهد شد.
