سیستم انژکتور چیست و چگونه کار میکند

سیستم انژکتور چیست و چگونه کار میکند


تنها تفاوت موتوردیزل وبنزینی برای سالها فقط سیستم سوخترسانی انژکتوری بود که مخصوص موتوردیزل بود ودرسایر سیستم ها هردونوع موتور تقریبا عین یکدیگر هستند. با این حال بیان تاریخچه ای مستقل برای سیستم سوخترسانی موتور دیزل لطف دیگری دارد . موتوردیزل اختراع رودولف دیزل دراواخر قرن 19 میلادی است . ایده موتوردیزل درجوانی به ذهن رودولف رسید وتاآخرعمر برای تحقق آن تلاش کرد . هرچند ایده اولیه آن کاملا مطعلق به دیزل نیست ولی این رودولف دیزل بود که این ایده را کامل کرد وبه عمل رساند . کمپرس هوای خالص وبدون هیچگونه سوخت تا مرز دمای احتراق سوخت وسپس تزریق سوخت بصورت پودر درهوای بسیار داغ وفشرده هنوز هم بعد ازگذشت یک قرن ایده ناب وکاملی است برای داشتن بهترین احتراق با حداکثر راندمان درعمل وحداقل آلودگی بصورت گازهای سمی . دریک موتوردیزل هواحداقل باید تا یک هفدهم کمپرس شود ؛ تزریق سوخت مایع به دورن محفظه ای با این فشار کار بسیارمشکلی است بخصوص که سوخت تزریق شده باید بصورت پودر باشد وهمچنین زمان دقیق اسپره کردن سوخت تاثیر حیاتی در کارکرد موتور دیزل دارد . تزریق سوخت باچنین شرایطی درهوایی با900 درجه سانتیگراد دما است که پس ازتزریق دما تا2200 درجه نیز می رسد. فراهم آوردن ابزار سوخترسانی برای چنین ایده ای سالها ازوقت رودولف راگرفت پس ازآنکه تمام سالهای جوانیش راصرف تحقیق درزمینه نوع سوخت وشرایط چنین احتراقی کرد.

 

نحوه عملکرد سیستم سوخت رسانی موتور دیزل
سیستم سوخت رسانی درموتور دیزل به این ترتیب عمل می کند که ابتدا گازوییل ازباک توسط پمپ برقی گرفته شده وپس ازعبوراز فیلتر وارد پمپ فشار بالا می شود این پمپ که نیروی خود راازمیل سوپاپ می گیرد فشار سوخت را بسیاربالا می برد وبه دروون ریل سوخت رسانی فشرده می کند، این ریل مشترک بین تمام سیلندرهاست وتمام انژکتورهابه این ریل انشعاب دارند ؛ انژکتورها مکانیکی- الکترومقناطیسی بوده وبه فرمان واحد کنترل موتورعمل می کنند. درزمانی که بایدتزریق سوخت صورت گیرد باگردش میل سوپاپ ورسیدن بادامک میل سوپاپ به روی نشیمنگاه انژکتوروفشرده کردن این نشیمنگاه باادامه گردش سوپاپ ؛ سوخت وارد شیر کنترل انژکتورشده وباتنظیم دقیق فشار وزمان تزریق درابتدا وانتها ودرطول تزریق بهترین شرایط رابرای یک احتراق عالی نسبت به شرایط موتور ، خودرو ومحیط فراهم می کند . واحد کنترل موتور اطلاعات مورد نیاز خود را بااستفاده ازحسگرهای مختلف دریافت کرده وابزاهای مختلفی ازجمله انژکتور را کنترل می کند .

آشنایی باتاریخچه سیستم های مدیریت موتور ومدیریت سوخت
تلاش ها به منظور تزریق سوخت ازحدود یک قرن پیش آغاز شد . درسال1898 شرکت موتور سازی Deutz پمپ پلانجری رابه منظور تزریق سوخت در سری محدودی از تولیدات خود بکار برد .
در سال 1912کمپانی بوش (BOSCH) آلمان شروع به تحقیقات برروی پمپ های تزریق بنزین کرد کمپانی بوش پس ازسالها تلاش فراوان وصرف هزینه های بسیارموفق شددر سال 1937 تولید انبوه سیستم تزریق سوخت انژکتوری مکانیکی جهت نصب برروی موتور هواپیما را آغاز کرد این موتور می توانست ( hp 1200 ) اسب بخار قدرت تولید کند.برتری این موتور نسبت به رقبایش در جریان جنگ دوم جهانی عدم یخ زدگی ونتوری کاربراتور وخطرآتش سوزی بود که حاصل سیستم سوخترسانی انژکتوری بود .
دراواخردهه پنجاه میلادی کمپانی مرسدس بنز یک واحد تزریق سوخت رابرروی اتومبیل اسپرت مرسدس SL-300 نصب کرد.
درسال 1967تکنولوژی تزریق سوخت پیشرفت بسیار خوبی داشت ویک گام اساسی به جلووبه سوی تکامل وعملکردبراساس اطلاعات دریافتی از شرایط واقعی موتوربرداشت واولین سیستم تزریق سوخت الکترونیکی به نام (ال-جترونیک)L-jetronic برمبنای کنترل فشار هوای ورودی طراحی شد .
درسال 1973 سیستم مدیریت سوخت L-jetronic به بازارعرضه شد سیستم L-jetronic برمبنای کنترل جریان هوا کارمی کرد.
درهمان زمان سیستمی دیگر طراحی شد که درحد سیستم L-jetronic توانایی داشت .این سیستم (کا-جترونیک) K-jetronic نام داشت وتفاوت آن با سیستم L-jetronic دراین بودکه به شکل هیدرولیکی ، مکانیکی جریان هواراکنترل می کرد به جای اینکه ازسنسور مربوط به جریان هوا استفاده کند
سال 1979 سال بلوغ سیستم های مدیریت موتوربود چراکه سال 1979 سرآغازظهور یک سیستم جدید ، کامل وماندگاربرای 30سال بعد به نام (موترونیک یا مترونیک)Motronic بود .
دراین سال باپیشرفت علم الکترونیک پردازشگرهای دیجیتالی برای موتورطراحی شد که می توانستند وظایف متعددی ازموتوررا به عهده گیرند .
درواقع سیستم مدیریت موتور (Motronic) از یک سیستم مدیریت سوخت L-jetronic بایک برنامه الکترونیکی برای کنترل سیستم جرقه زنی ترکیب شده است .
L-jetronic سیستم مدیریت سوخت است که فقط می تواند با اطلاع ازشرایط هوای ورودی میزان سوخت ارسالی به موتوررا تنظیم کند در حالی که سیستم مدیریت موتور (Motronic) همان گونه که ازاسمش برمی آید تمام موتوررا مدیریت می کند یعنی علاوه بر سیستم سوخترسانی ، سیستم جرقه زنی راهم کنترل می کند (سیستم سوخترسانی وسیستم جرقه زنی دو سیستم اساسی یک موتورهستند که اگر بتوانیم این دوسیستم رابا یک واحد کنترل مشترک مدیریت کنیم می توان ادعا کنیم که تمام موتوررامدیریت کرده ایم ) کنترل همزمان سیستم سوخترسانی وسیستم جرقه زنی مشکل است ولی این مزیت رادارد که می توان با اعمال برنامه های متنوع برموتور قابلیت ها ومزایای جدید ومتفاوتی از موتوررا دریافت کرد.
درسال 1982 مدلی دیگرازسیستم تزریق سوخت K-jetronic درطرح های متنوع شامل یک مدارکنترل حلقه بسته الکترونیکی وسنسور اکسیژن لاندا با نام( کایی-جترونیک) KE-jetroonic به بازارعرضه شد . این سیستم مانند سیستم K-jetronic برمبنای یک سیستم تزریق سوخت هیدرولیکی –مکانیکی است ودرواقع سیستم K-jetronic به منظورافزایش انعطاف پذیری وتوانایی انجام وظایف بیشتر توسط یک واحد کنترل الکترونیکی پشتیبانی می شود . دراین زمان بود که روند تبدیل سیستم های سوخترسانی از کاربراتوری به سیستم سوخترسانی انژکتوری سرعت گرفت وشرکت های خودروسازی یکی پس از دیگری موتورهای تولیدی خود را به این سیستم ها مجهز می کردند واز آن به عنوان بهترین تبلیغ برای محصولاتشان استفاده می کردند وخودروهای خود رانسبت به رقبای کاربراتوری خود قوی تر، سریعتر و با آلودگی کمتر معرفی می کردند.
دراواسط دهه 80 میلادی بسیاری ازخودروهایی که خط تولید راترک می کردند مجهز به یکی ازسیستم هایی که دربالا معرفی شد بودند ولی قیمت بالای این سیستم ها باعث شده بود که درصد قابل توجهی از خودروهای تولیدی کماکان کاربراتوری بمانند وهمچنین تکنولوژی بالا وپیچیدگی زیاد این سیستم ها برای دارندگان این خودروها درکشورهای کمترتوسعه یافته مشکل سازشده بود ازاین رو بود که درسال1983 مدل مونو-جترونیک (Mono-jetronic) به مدل های بالا اضافه شد .این واحد تزریق سوخت تک نقطه ای کارآمد باقیمت پایین وسادگی بسیار امکان تجهیز خودروها ی کوچک به سیستم سوخترسانی انژکتوری را فراهم آورد .این سیستم درواقع نسخه ساده شده یک سیستم مدیریت سوخت انژکتوری ویا یک کاربراتور پیشرفته است که سوخت را اتمیزه تر وبادقت بالاتر به هواتزریق می کرد .ازاین سیستم بدلیل سادگی وارزانی بخصوص برای خودروهای کوچک ودرکشورهای جهان سوم بسیار استقبال شد .
دراوایل دهه 90 سالانه حدود 40 میلیون خودرو درجهان تولید می شد که بیش از 37 میلیون دستگاه از آنها مجهز به یکی ازانواع سیستم انژکتوری ساخت شرکت بوش بود . شرکت بوش (BOSCH) عمده ترین تولید کننده سیستم های انژکتوری برای خودروهاست .این شرکت آلمانی همواره در این زمینه ازنظر تکنولوژی ، کیفیت ونوآوری پیشتاز بوده وهمواره بهترین سیستم های جانبی موتورهای درونسوز احتراق تراکمی واحتراق جرقه ای راتولید می کند وتاکنون بیشترین بار پیشرفت سیستم های سوخترسانی انژکتوری ،تزریق سوخت ومدیریت موتورومدیریت سوخت را برعهده داشته است .
دومین شرکت فعال دراین زمینه شرکت زیمنس هموطن آلمانی بوش است . زیمنس پس ازبوش فعال ترین شرکت است که با صرف هزینه وانرژی بسیار پیشروی خوبی دارد درزمینه تکنولوژی های نودارد .
ازدیگر شرکت های ارائه کننده این سیستم ها شرکت مگنتی مارلی وجانسون می باشد .
هم اکنون سیستم های انژکتوری تقریبا درتمام موتورهای درونسوز ازکوچکترین موتورهای بنزینی موترسیکیلت های 125cc با10 اسب بخارنیرو تا بزرگترین وقویترین موتورهای دیزل کشتی های اقیانوس پیما با حجم موتور 24 مترمکعب وقدرت 100 هزار اسب بخار قدرت (که می توانند 400،000 تن بارادردریا جابه جا کنند) وازموتورهایی که حداکثر دورمجاز آنها 2000 دوردر دقیقه است تا موتور اتومبیل های فرمول یک با دورموتور بالای 20 هزار دور دردقیقه نسب شده ودر سخت ترین شرایط بهترین بازده وکمترین آلودگی را برای موتورفراهم می کنند .
مطلب فوق تاریخچه سیستم های سوخترسانی درموتورهای بنزینی بود ،هرچند پیشرفت موتورهای بنزینی ودیزل انژکتوری به موازات هم ودر مواردی بسیار نزدیک وشبیه هم بود ولی تفاوت های بسیاری دربرخی مواقع داشته اند که باعث می شود تاریخچه سیستم های انژکتوری دیزل ازبنزینی جدا شود که درآینده به بررسی آن پرداخته خواهد شد . لطفا راجع به مطالب ارائه شده نظر دهید.
تفاوت موتورهاي بنزيني كاربراتوري با انژكتوري علاوه بر وجود انژكتور بجاي كاربراتور دارا بودن واحد مديريت موتور يا به اختصار ECU ‌مي باشد. در موتورهاي كاربراتوري سيستم هاي مختلفي كه بايد فعاليت مي كردند تا يك موتور بتواند روشن شود و به كار خود ادامه دهد نظير سيستم جرقه زني – سوخترساني –خنك كننده و...مستقل عمل مي كردند ولي در موتورهاي انژكتوري با كنترل الكتريكي تمام سيستم هاي يك موتور زير نظر واحد مديريت موتورECU عمل مي كنند. واحد مديريت موتور با دريافت اطلاعات مورد نياز خود با سرعت 1000 بار در ثانيه توسط حسگرها از ابزارها واجزاي مختلف ومحيط و پردازش آنها اقدام به تعيين شرايط پاشش سوخت و زمان جرقه زني مي كند. واحد بودن مركز تصميم گيري در يك موتور( كه يك هدف را با وجود دارا بودن اجزاء مختلف دنبال مي كنند) اين مزيت را دارد كه تمام موتور هماهنگ تر عمل كند.

انژکتور
يکي از مهترين مسايلي که هميشه مورد توجه بوده کاهش مصرف سوخت و کم کردن آلايندگي موتورها و استفاده بهينه بوده و به همين خاطر طراحان خودروها چه در طراحي موتور و چه در طراحي بدنه هميشه اين مسائله را در نظر دارند.
در همين راستا يکي از دستاوردها مهم خودروسازان در دهه 90 ميلادي طراحي و توليد موتورهاي EGI بود که اين موتورها در کشورهاي پيشرفته به سرعت جاي موترهاي کاربراتوري را گرفت .( در ايران هم چند سالي است که خودرو سازان يا همان مونتاژ کاران ! از اين نوع موترهاي استفاده مي کنند. ا اونجا که من يادمه البته دقيق نيست ولي فکر کنم از سال 80 بود که توليد خودروهاي انژکتوري در ايران آغاز شد و با توليد وانت نيسان با موتور انژکتوري که همين چند وقت پيش صورت گرفت نسل موترهاي کاربراتوري براي هميشه در ايران منقرض شد. جالب است بدانيد که در بسياری از کشورهای پيشرفته استفاده از انژکتور در همان سالهای اول ساخت آن اجباری شد.

موتور EGI يا انژکتوري
کلمه EGI مخفف Electronic Gasoline Injection به معناي تزريق الکترونيکي سوخت است .طرز کار اصلي اين سيستم استفاده از مخلوط بهينه سوخت و هوا در شرايط کارکرد مختلف موتور و بستگي به شرايط است که علاوه بر کاهش مصرف سوخت باعث افزايش قدرت و کاهش قابل توجه گازهاي آلاينده هوا نيز مي گردد .
به طور مثال يک موتور 1600 سي سي معمولي در شرايط مطلوب داراي قدرتي در حدود 70 تا 80 اسب بخار با مصرف 10 تا 12 ليتر در 100 کيلومتر هست ( البته منظور از موتور 1600 موتور پيکان نيست! موتور پيکان خودشو بکشه تا نهايت 70 اسب نيرو توليد ميکنه و گاهي با مصرفي در حدود 15 ليتر! ) اما يک موتور انژکتوري با گنجايش 1600 سي سي داراي قدرتي در حدود 90 تا 95 اسب بخار هست و مصرفي در حدود 7.5 تا 8 ليتر در 100 کيلومتر هست . به علاوه ميزان آلايندگي اين موتر از يک موتر کاربراتوري 1100 سي سي هم کمتر هست . چنين اختلاف فاحشي در قدرت و مقدار مصرف به اين علت است که بازده موتر بستگي کاملي به نسبت هوا و سوخت دارد . در يک موتور کاربراتوري در شرايط مختلف رانندگي نسبت سوخت و هوا ثابت است و تنها با دستکاري مکانيکي مي توان آن را تغيير داد اما تفاوت اصلي موتور انژکتوري در همين جاست که با توجه به شرايط مختلف بار زياد استارت سرد شتاب مثبت يا منفي نسبت سوخت و هوا همواره در بهترين شرايط قرار دارد.

نحوه عملکرد انژکتور
انژکتور به سه قسمت اصلي تقسيم مي شود.
1-سيستم مربوط به هواي ورودي به موتر
2- سيستم سوخت رساني
3-سيستم کنترل که شامل يک کامپيوتر مرکزي که به اختصار PCM يا ECU ناميده ميشود و تعدادي سنسور براي مشخص کردن وضعيت موتر .

سيستم هواي ورودي :
هواي ورودي ابتدا از مجرايي گذشته و وارد محفظه ف_ * ل*_ ت ر مي شود و سپس از محفظه کنترل جرم هواي ورودي گذشته در اين محفظه دريچه متحرک در مسير هواي مکيده شده قرار دارد که با ميزان تغيير حجم هواي ورودي زاويه آن تغيير پيدا مي کند. يک سنسور به اين دريچه متصل است که با توجه به ميزان باز و بسته بودن اين دريچه سيگنالهاي را به ECU ارسال مي کند.اين محفظه به گونه اي طراحي شده که درون آن مقداري هواي ذخيره شده وجود دارد که از يک مجراي جانبي تامين مي شود ( By Pass ) از اين هواي اضافه براي شتاب گيري ناگهاني استفاده ميشود که علاوه بر کارکرد بهتر موتر در شرايط شتاب ناگهاني و افزايش شتاب موجب کاهش گاز سمي منو اکسيد کربن در گازهاي خروجي مي شود. در همين مرحله يک سنسور دماي هواي ورودي را به ECU ارسال مي کند تا کامپيوتر مرکزي با توجه به دما و حجم به دست آمده جرم هواي ورودي به موتر را اندازه گيري کند.
عملکرد پمپ بنزين هم در اين محفظه و به وسيله علائم ارسالي از دريچه متحرک کنترل مي گردد. بعد از اين مرحله هواي ورودي از دريچه گاز مي گذرد که به پدال گاز متصل است در اينجا نيز سنسور کنترل شتاب خودرو به دريچه گاز متصل است و مقدار فشرده شدن پدال گاز را به ECU گزارش مي کند. همچنين در هنگام استارت سرد يک شير هوا و کمکي بر اساس دماي موتر فعال شده و عملکرد آن توسط ECU کنترل مي گردد .
هوا پس از عبور از دريچه گاز وارد محفظه تنظيم مي شود در اين محفظه نوسان فشار هوا از بين رفته و هوا در اختيار سيلندري که در حال مکش است قرار مي گيرد . به اين ترتيب که هوا وارد منيفولد سيلندر در حال مکش شده و درست قبل از ورود به درون سيلندر مقدار سوخت مورد نياز که توسط ECU کنترل مي شود از سوزن انژکتور با فشار تزريق مي شود سوخت در اين حالت به صورت پودر در مي آيد.
و سپس مخلوط سوخت و هوا وارد سيلندر مي شود. طراحي مسيرهاي جريان هوا به گونه اي صورت گرفته که کمترين ميزان فشار و نوسان و يا مقاومت را در برابر جريان هوا داشته باشد.

واحد باز بيني موتور(ECU)
واحد باز بيني موتور که با نام ديگري يعني سيستم مديريت موتور (Engine Management System) نيز شناخته ميشود, قطعه اي الکترونيکي است ,اساسا يک محاسبه کننده و بخشي از سيستم دروني احتراق موتور است که سيگنالهاي متعددي را در موتور مي خواند واز آن اطلاعات, براي کنترل سيستم احتراق استفاده ميکند.
اين وسيله کنترل کننده دقيق عمليات موتور, بهينه کننده سوخت( اما نه بطور مستقيم) براي ايجاد قدرت بيشتر موتور و در نهايت ايجاد کننده شرايطي براي آلودگي کمتر محيط زيست توسط موتورهاي داراي اين مزيت نسبت به نسل اوليه موتورها (موتورهاي با سيستم کاربراتوري) است.
ECU به دليل درگيري تنگاتنگ با عمليات موزون موتور ( درحد ميلي ثانيه به ميلي ثانيه) ميتواند نتايج مختلفي به همراه داشته باشد که موتورهاي کاربراتوري فاقد انجام آن هستند؛ از قبيل: تنظيم درجه حرارت و رطوبت اسبابي که دايما در حال چرخش هستند, تراکم هوا(چگالي) و درجه بندي اکتان سوخت.
همچنين قادر به انجام موازنه بين ايجاد دوام بيشتر موتور و گذشتن عمر موتور, وقتي که کار و ممارست بيشتر آن موجب ايجاد عمر طولاني تر موتور به حدود دو برابر طول عمر موتورهاي قبلي ميشود.

سيستم سوخت رساني :
سيستم سوخت رساني عمليات تامين سوخت مورد نياز براي مخلوط شدن با هوا با نسبت و فشار مشخص انجام مي دهد كامپيوتر مركزي براساس اطلاعات به دست آمده از سنسورها مقدار سوخت بهينه را محاسبه مي كند و سيگنالهاي فعال كننده را به انژكتورهاي ارسال مي كند. ( توجه داشته باشيد كه مقدار سوخت با كم و زياد كردن زمان كار كرد سوزن انژكتور انجام مي شود نه كم و زياد شدن فشار سوخت يا افزايش باز شدن دهانه سوزن ) در اولين مرحله تامين سوخت پمپ بنزين به وسيله سيگنال ارسالي از كامپيوتر مركزي (ECU) فعال مي شود .
پمپ بنزين معمولا در كنار باك و يا در بعضي از مدلها براي كاهش صدا در داخل باك كار گذاشته مي شود . ( در بيشتر خودروهای ان‍ژكتوري هنگامي كه سوئيچ را روشن مي كنيد صداي پمپ به وضوح قابل شنيدن است كه در صورتي كه بعد از مدت كوتاهي موتور را روشن نكنيد با تامين فشار مورد نياز بنزين در پشت انژكتورها پمپ خاموش مي شود )
بنزين مكيده شده ابتدا از يك ف_ * ل*_ ت ر ذرات درشت كه در باك نصب شده عبور مي كند و فشار آن توسط شيرهاي فشار شكن و همچنين يك شير متعادل كننده فشار كنترل مي گردد .
سپس بنزين با عبور از ف_ * ل*_ ت ر بسيار ظريف به سمت انژكتورها هدايت مي شود كه قبل از ورود به مرحله تزريق مجددا توسط يك رگلاتور فشار آن مجددا تنظيم مي شود .
در موتورهاي ان‍ژكتوري اوليه ETI ) يا( GFI فقط يك سوزن انژكتور بر روي ورودي منيفولد نصب شده بود است .در اين موتورها و نيز در موتورهاي كاربراتوري اولا اينكه مخلوط هوا و سوخت فاصله زيادي در مجراي منيفولد طي مي كند و ضمنا طول مجراي منيفولد براي سيلندرهاي 1 و 4 بيشتر از سيلندرهاي 2 و 3 هست اين مسئله باعث مي شود مقداري از مخلوط هوا و سوخت به علت طول بيشتر مسير تلف شده و بازدهي كاهش يابد چرا كه مقداري از مخلوط هوا و سوخت پشت سوپاپ جا مي ماند و در ضمن مقداري از از سوخت به دليل گرماي مجرا در همان جا به صورت ناقص مي سوزد . در ضمن موتورهاي انژكتوري فوق فاقد واحد ECU هستند. اما در موتورهاي انژكتوري جديد به علت وجود انژكتور به تعداد سيلندرها اين مشكلات وجود ندارد در اين موتورها عمل پاشش سوخت دقيقا در آخرين مرحله يعني ورود هوا به سيلندر صورت ميگيرد .
عمل تزريق سوخت توسط انژكتورها به صورت الكترومغناطيسي و به وسيله سيگنال ارسال شده توسط ECU به سيم پيچ داخل انژكتور صورت ميگيرد كه بعد رسيدن سيگنال به سيم پيچ باعث مغناطيسي شدن آن و باز شدن دهانه نازل و تزريق بنزين مي شود . توجه داشته باشيد كه مقدار باز شدن دهانه نازل هميشه ثابت است و مقدار سوخت به وسيله مدت زمان باز بودن دريچه نازل صورت مي گيرد اين زمان توسط ECU كنترل مي شود و دقيقا مطابق با دور موتور است .
در بعضي از موتورهاي انژكتوري يك انژكتور اضافي براي مواقع استارت سرد نصب شده تا موتور در شرايط سرد هم به خوبي كار كند.


بازگشت

در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید

تهران
سعادت آباد، خیابان سرو غربی
خیابان شکوفه، خیابان جوی پا، طبقه فوقانی شیرنی فروشی ترافل، واحد ۷

تلفن:
021-26654552
021-22654522

موبایل:
0912-1859016
0935-9164403