سيستم انژکتوري خودرو چيست؟
سيستم انژکتوري در خودرو در واقع عملکردي مشابه کاربراتور را دارد که همان مخلوط کردن سوخت و هوا به نسبت لازم و تزريق آن به موتور است. ولي به دليل ماهيت اجزاء آن و سيستم متفاوت، اين عمل بسيار دقيق‌تر و مطلوب‌تر انجام ميشود. ضمناً موجب پايين آمدن مصرف سوخت خودرو و ميزان آلودگي هوا مي‌گردد.
انژکتور چيست؟
همانطور که در شکل بالا مشاهده مي‌نماييد، اين قطعه سوپاپ نام دارد که مهم‌ترين جزء سيستم سوخت‌رساني انژکتور به‌شمار مي‌رود. در حقيقت سيستم سوخت‌رساني انژکتور، چيزي جز يک سوپاپ که به صورت الکترونيکي کنترل ميشود نيست. اين سوپاپ مي‌تواند چندبار در ثانيه باز و بسته شود و به کمک پمپ سوخت، بنزين را با فشار به محفظه احتراق برساند. بدين‌صورت که هنگام تزريق سوخت يک آهنرباي الکتريکي، ميله‌اي را حرکت مي‌دهد و سوپاپ انژکتور باز ميشود. با اين عمل، سوخت با فشار از نازل سوپاپ به شکل قطرات بسيار ريز به داخل سيلندرها پاشيده ميشود. نازل طوري طراحي شده است که سوخت را به طور کامل پودر مي‌کند و تا جايي که ممکن باشد آن‌را به ذرات بسيار ريزي درمي‌آورد. اين روش باعث ميشود تا احتراق سوخت به طور کامل انجام شود و آلايندگي خودرو نيز کاهش يابد.
همان‌گونه که در مبحث مربوط به ECU گفته شد، ECU يا به عبارت ديگر مغز فعال موتور، وظيفه نحوه انتقال سوخت به داخل سيلندر و ميزان اختلاط آن با هوا و بعضي وظايف ديگر را بر عهده داشت. يکي از عملگرهاي در ارتباط با ECU، انژکتور مي‌باشد. حضور انژکتور (Injector) در خودروهاي جديد، آنها را بسيار کارامدتر کرده است و به ندرت تنظيم موتور بهم مي‌ريزد.
انژکتور بنزيني
انژکتور و رسوب زدايي
با توجه به تاکيدات در خصوص کاهش آلودگي و کنترل مصرف سوخت و لزوم استفاده از تکنولوژي‌هاي جديد جهت حل مشکلات آلودگي هوا، استفاده از سيستم‌هاي انژکتوري در خودروهاي موجود، رايج شده است.
در سيستم‌هاي انژکتوري موجود از يکسري سنسور مانند: دور موتور، فشار منيفولد (مپ سنسور)، دريچه گاز، سنسور اکسيژن و ... جهت جمع آوري اطلاعات موتور استفاده مي‌گردد. اطلاعات بدست آمده از اين سنسورها به مغز الکترونيکي خودرو (ECU) فرستاده شده و پردازش مي‌گردد. پس از بررسي اين اطلاعات، ECU دستورات اجرايي خود را از طريق عملگرها، روي موتور اعمال مي‌نمايد. عملگرهاي موجود عبارتند از: موتور پله‌اي، کويل، پمپ بنزين ، انژکتورها و ... .
از ميان عملگرهاي موجود، انژکتور بنزين بدليل برخورداري از مشخصات فني ويژه، از اهميت خاصي در سيستم کنترلي موتور برخوردار است. در واقع اين قطعه يک شير الکترونيک دقيق است که با استفاده از آن مي‌توان ميزان سوخت مورد نظر را در زمان تعيين شده (توسط ECU) تهيه نمود. ساختار برش خورده اين قطعه در شکل زير نمايش داده شده است.
اجزا انژکتور
اجزاء اصلي انژکتور:
1. اورينگ
2. فيلتر ورودي
3. بدنه انژکتور
4. سلونوييد
5. سوزن انژکتور
6. سوراخ خروجي
7. درپوش محافظ
همانطور که مشاهده ميشود سوخت با فشار ثابت از قسمت فوقاني وارد فيلتر ورودي انژکتور ميشود. فشار ورودي به انژکتور، معادل فشار ريل سوخت است که مقدار آن ثابت است. (بعنوان مثال در برخي از خودروها اين فشار 3.5bar است) با فعال شدن ميدان ايجاد شده توسط سلونوييد، سوزن انژکتور به سمت بالا حرکت داده شده و پاشش از طريق سوراخ انتهايي انجام ميشود.
تاريخچه انژکتور
در اواخر سال 1950 و اوايل سال 1960 ميلادي کارخانه شورولت و پونتياک اولين طرح سوخت‌رساني انژکتوري مکانيکي نوع تزريق دايم را عرضه نمودند. در اواخر سال 1950 شرکت کرايسلر تعدادي اتومبيل انژکتوري با سيستم الکترونيکي توليد نمود و نام اين طرح را بنديکس الکتروژکتور ناميد. با ظهور ترانزيستور و ديود در صنعت الکترونيک، در سال 1968 ميلادي شرکت فولکس واگن نمونه جالبي از طرح شرکت بوش را که از فناوري‌هاي نوين بهره جسته بود در روي موتورهاي خود بکار برد.
اهميت انژکتور
به دلايل زير قطعه انژکتور يک قطعه پر اهميت موتور محسوب ميشود و بايد در توليد آن از دقت کافي بهره جست:
با استفاده از اطلاعات ارسالي توسط سنسورها، ECU محاسبات دقيقي جهت تعيين ميزان سوخت مصرفي موتور انجام مي‌دهد. پس از انجام اين محاسبات، ECU با استفاده از دستورات ارسالي به انژکتور، مقدار پاشش و زمان پاشش سوخت را تعيين مي‌نمايد. (در واقع پهناي پالس PULSE WIDTH مدت زمان باز شدن انژکتور و پاشش آن‌را تعيين مي‌نمايد).
از آنجايي‌که نحوه پاشش سوخت (زاويه پاشش) و موقعيت قرارگيري انژکتور تاثير بسزايي روي فرآيند اختلاط سوخت و هوا و در نتيجه احتراق موتور دارد، لذا زاويه پاشش و موقعيت مونتاژي انژکتور نيز اهميت ويژه‌اي در عملکرد يک موتور دارد.
راه حل مناسب جهت حل مشکل، استفاده از دستگاه انژکتور شور است. با استفاده از اين دستگاه مي‌توان عملکرد انژکتور را مورد بررسي قرار داد و رسوبات و ناخالصي موجود را برطرف نمود و انژکتورهاي معيوب را شناسايي نمود. در شکل زير نمونه‌اي از دستگاه انژکتورشور نشان داده شده است.
دستگاه انژکتور شور
با توجه به اين مطالب، انژکتور يک قطعه بسيار دقيق بوده و بايد جهت توليد آن از تکنولوژي مناسب استفاده نمود، بعنوان مثال ابعاد اجزاي داخلي مانند سورن و سوراخ و همچنين مشخصات عملکردي سلونوييد و غيره ... بايد با دقت بالايي توليد شود و در صورت بروز هرگونه خطا، در عملکرد قطعه (و در نتيجه موتور) خلل ايجاد ميشود. علاوه بر آن، در زمان استفاده از آن (بر روي موتور) بايد مراقبت‌هاي ويژه‌اي جهت حفظ مشخصات عملکري اجزاء اين قطعه بعمل آيد.
سيستم سوخت رساني انژکتور
نحوه عملکرد انژکتور
انژکتور به سه قسمت اصلي تقسيم ميشود:
1. سيستم مربوط به هواي ورودي به موتور
سيستم هوا انژکتور
هواي ورودي ابتدا از مجرايي گذشته و وارد محفظه ورودي ميشود و سپس از محفظه کنترل جرم هواي ورودي مي‌گذرد. در اين محفظه دريچه متحرک در مسير هواي مکيده شده قرار دارد که با ميزان تغيير حجم هواي ورودي، زاويه آن تغيير پيدا مي‌کند. يک سنسور به اين دريچه متصل است که با توجه به ميزان باز و بسته بودن اين دريچه سيگنال‌هايي را به ECU ارسال مي‌کند. اين محفظه به‌گونه‌اي طراحي شده که درون آن مقداري هواي ذخيره شده وجود دارد که از يک مجراي جانبي تامين ميشود.
2. سيستم سوخت رساني
سيستم سوخت رساني انژکتور
حجم سوختي که به موتور مي‌رسد به زمان باز بودن سوپاپ انژکتور بستگي دارد. به زمان باز بودن سوپاپ انژکتور، پهناي تپش مي‌گويند که توسط ECU کنترل ميشود. سوپاپ انژکتورها معمولاً به لوله‌هاي ورودي متصل هستند، به‌طوري که سوخت را به طور مستقيم به سوپاپ ورودي تزريق مي‌کنند. به لوله‌اي که سوخت را با فشار به سوپاپ انژکتورها مي‌رساند ريل سوخت مي‌گويند.
3. سيستم کنترل (شامل يک ECU و تعدادي سنسور)
براي رسيدن به نسبت صحيح اختلاط سوخت و هوا، واحد کنترل الکترونيکي نياز به اطلاعاتي از نحوه کارکرد موتور و بار وارده بر آن را دارد. اطلاعات از طريق سنسورها (تغيير ولتاژ) در اختيار ECU قرار مي‌گيرد.
سنسورها:
سنسور دريچه گاز (سنسور ساسات):
وظيفه اين سنسور اندازه‌گيري حجم هواي ورودي به داخل موتور از ميزان باز بودن دريچه است که ECU با توجه به اين سنسور و سنسور دور موتور حجم هواي ورودي را محاسبه مي‌کند.
سنسور دريچه گاز
سنسور اکسيژن:
واحد کنترل الکترونيکي (ECU) با توجه به ولتاژ ارسالي از اين سنسور ميزان اکسيژن خارج شده از موتور را پردازش کرده و غني يا رقيق بودن سوخت را اصلاح مي‌کند.
سنسور اکسيژن
سنسور دور موتور:
اين سنسور مقدار گردش موتور را در دقيقه (RPM) به ECU ارسال مي‌کند.
سنسور دور موتور
مشکلات احتمالي انژکتور و راه حل‌ها:
در قسمت قبل گفته شد که انژکتور يک قطعه دقيق بوده و مشخصات عملکردي آن بسيار مهم است. پس از استفاده از اين قطعه در مدار سوخت‌رساني يک خودرو، ممکن است پس از مدتي مشکلات مختلفي براي اين قطعه ايجاد شود.
يکي از عواملي که باعث بروز مشکل در سيستم سوخت‌رساني و در نتيجه انژکتور مي‌گردد، کيفيت نامناسب سوخت و وجود ذات ناخالصي است. اين ذرات به مرور زمان و پس از مدتي در بدنه اجزاء موجود در سيستم سوخت رساني و مخصوصا انژکتور نفوذ مي‌نمايد. اين فرآيند در شرايط مختلف کاري موتور رخ مي‌دهد، بعنوان مثال در زمان روشن بودن موتور خودرو، دماي کاري بالا بوده و سوخت مصرفي و همچنين انژکتورها نيز گرم ميشود. پس از خاموش شدن موتور مقداري سوخت در ريل سوخت و انژکتورها باقي مي‌ماند و از سوي ديگر دماي موتور و انژکتورها نيز کاهش مي‌يابد. اين فرآيند باعث رسوب تدريجي ذرات ناخالصي روي اجزاء داخلي انژکتور مي‌گردد.
با افزايش مواد زايد و ناخالصي روي اجزاء انژکتور به تدريج مشخصه‌هاي عملکردي اين قطعه تغيير مي‌نمايد. بعنوان مثال ابعاد داخلي سوزن و سوراخ تغيير کرده و ممکن است دبي خروجي آن نيز تغيير نمايد. همچنين ممکن است نحوه پاشش (زاويه پاشش) نيز تغيير پيدا کند. اين عوامل باعث عدم عملکرد صحيح موتور مي‌گردد. همچنين ممکن است تغيير نحوه پاشش باعث آسيب ديدگي قطعات ديگر گردد.
پاشش انژکتور
بطور کلي ايجاد مشکل در عملکرد انژکتورها، باعث بروز مشکلات زير خواهد شد:
کاهش توان و عملکرد موتور
استارت نامناسب خودرو (روشن شدن نامناسب)
افزايش آلايندگي‌هاي خروجي
کاهش عمر و عملکرد کاتاليست خودرو (CatalystConverter)
کاهش عمر و عملکرد سنسور اکسيژن خودرو (Lambda Sensor)
افزايش مصرف سوخت
با توجه به مطالب گفته شده مشخص ميشود درصورتي‌که بخواهيم موتور خودور داراي عملکرد صحيحي باشد بايستي از انژکتورهاي آن بخوبي مراقبت و نگهداري شود، همچنين تعويض اين قطعه نيز راه عملي براي حل مشکل محسوب نمي‌شود زيرا اين قطعه گران‌قيمت است و جهت تعويض آن بايد هزينه زيادي صرف شود و از سوي ديگر ممکن است دستيابي به انژکتورهايي که داراي کيفيت مناسب هستند نيز دشوار باشد.
نويسنده : اميرحسين فارسي
نويسنده، متخصص ورود محتوا سايت کارستون