مهمترین عامل موثر در راندمان احتراق خودرو، عملکرد سیستم سوخت رسانی ماشین است. سیستم سوخت رسانی وظیفه دارد میزان کافی بنزین را در زمان مناسب به محفظه احتراق ماشین انتقال دهد تا عملیات احتراق در موتور خودرو در محدوده ایدهآل صورت بگیرد. انواع سیستم سوخت رسانی خودرو به دو دسته کاربراتوری و انژکتوری تقسیم میشوند. سیستمهای انژکتوری بعد از نیمه قرن 20 میلادی در صنعت خودروسازی رواج پیدا کردند و به طور کامل جایگزین سیستمهای کاربراتوری شدند. در ادامه مطلب حاضر، قصد داریم به معرفی انواع سیستم سوخت رسانی خودرو بپردازیم و درباره اجزای تشکیل دهنده هریک از سیستمهای سوخت رسانی توضیح دهیم.
سیستم سوخت رسانی ماشین چیست؟
اگر بهتازگی خرید خودرو انجام دادهاید، باید بدانید که سیستم سوخت رسانی خودرو مجموعهای از قطعات را شامل میشود که وظیفه انتقال سوخت از باک ماشین به محفظه احتراق را بر عهده دارند. میزان سوخت مورد نیاز محفظه احتراق باتوجهبه شرایط خودرو (استارت زدن، درجا، حرکت با سرعتهای مختلف و …) متغیر است. سیستم سوخترسانی ماشین به مجموعهای از قطعات تجهیز شده تا تأمین سوخت مورد نیاز برای احتراق را به میزان کافی و بر اساس زمانبندی مناسب انجام دهد. علاوه بر آن، سیستم سوخت رسانی وظیفه دارد تا برای جلوگیری از آسیب دیدن موتور ماشین، ناخالصیهای موجود در سوخت را فیلتر کند. این موضوع نقش تعیین کننده در جلوگیری از آسیب دیدن قطعات موتور خودرو دارد. رویهمرفته، مهمترین وظایف سیستم سوخت رسانی ماشین را میتوان بهصورت زیر برشمرد:
- ذخیره سوخت
- انتقال سوخت از باک به محفظه احتراق موتور
- فیلتر و تصفیه سوخت
- تنظیم فشار سوخت
- تنظیم نحوه پاشش سوخت به محفظه احتراق
شاخص AFR در سیستم سوخت رسانی ماشین چیست؟
یکی از شاخصهای مهم ارزیابی عملکرد سیستم سوخت رسانی خودرو، نسبت هوا به سوخت (Air-Fuel Ratio) است که با نماد اختصاری AFR شناخته میشود. با استفاده از این شاخص، میزان دقیق سوخت و هوا به منظور ترکیب در محفظه احتراق موتور مشخص میشود. آزمایشگاههای تخصصی بعد از انجام آزمونهای مختلف به این نتیجه رسیدند که بهترین مقدار شاخص AFR در سیستم سوخت رسانی خودرو 14.7:1 است. به این معنی که در ترکیب سوخت و هوا درون محفظه احتراق، 14.7 واحد هوا و 1 واحد سوخت وجود داشته باشد. البته این مقدار بیشتر با در نظر گرفتن مسائل زیست محیطی به دست آمده است.
در شاخص AFR، میزان سوخت همواره به صورت ثابت برابر با 1 لحاظ میشود و میزان هوا متغیر است. اگر میزان هوای ورودی به محفظه احتراق بیش از 14.7 واحد باشد، در این صورت میزان آلایندههای حاوی نیتروژن در خروجی اگزوز ماشین به سطح خطرناک افزایش مییابد که از نظر استانداردهای زیست محیطی به هیچ عنوان تأیید نمیشود. بههمین دلیل، در بسیاری از خودروها معمولا شاخص AFR مقداری کمتر از 14.7:1 دارد. در این حالت نیز به دلیل کاهش میزان اکسیژن در ترکیب با سوخت، بخشی از سوخت دچار خامسوزی میشود که منجر به تولید آلایندههای کربنی میگردد. البته میزان خطر زیست محیطی این آلایندهها به مراتب کمتر از آلایندههای حاوی گاز نیتروژن است.
انواع سیستم سوخت رسانی خودرو
در یک دستهبندی بر اساس نحوه نظارت و کنترل، انواع سیستم سوخت رسانی خودرو را میتوان به دو دسته زیر تقسیم کرد:
- سیستم سوخت رسانی مدار باز
- سیستم سوخت رسانی مدار بسته
در سیستم مدار باز هیچگونه نظارتی بر دقت اختلاط سوخت و هوا در محفظه احتراق صورت نمیگیرد. اما در سیستم مدار بسته در مسیر خروجی آلایندهها به سمت اگزوز، سنسور اکسیژن تعبیه میشود. این سنسور میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی از موتور را اندازهگیری میکند. به این ترتیب، سیگنالهای لازم برای تنظیم عملکرد سیستم سوخت رسانی را به ایسیو ماشین ارسال میکند. تقریبا تمام خودروهای تولید شده از ابتدای قرن 21 از نوع مدار بسته هستند.
در یک دستهبندی دیگر بر اساس نحوه عملکرد، انواع سیستم سوخت رسانی ماشین به دو دسته زیر تقسیم میشوند:
- سیستم سوخت رسانی کاربراتوری
- سیستم سوخت رسانی انژکتوری
در ادامه لازم است پیرامون هر یک از دو دسته فوق، بیشتر توضیح دهیم.
1. سیستم سوخت رسانی کاربراتوری
تا دهه 1980 میلادی، رایجترین مدل سیستم سوخت رسانی خودرو از نوع کاربراتوری بود. کاربراتور قطعه اصلی این نوع سیستم است که در جایی میانه منیفولد ورودی هوا به موتور تعبیه میشود. وقتی پیستون درون سیلندر به سمت پایین حرکت میکند، فرآیند تزریق سوخت و هوا در کاربراتور آغاز میشود.
در ابتدا، دریچه گاز کاربراتور باز میشود. به این ترتیب، هوا وارد کاربراتور میشود. در ادامه نوبت به تزریق سوخت میرسد. پمپ بنزین، سوخت را از باک خودرو به محفظهای به نام ژیگلور در کاربراتور انتقال میدهد. قطعهای به نام ونتوری در کاربراتور وجود دارد که با ایجاد خلاء درون کاربراتور شرایط را برای مکش سوخت از ژیگلور فراهم میکند. به این ترتیب، سوخت و هوا در کاربراتور با یکدیگر مخلوط شده و سپس به سمت محفظه احتراق انتقال پیدا میکنند.
سیستم سوخت رسانی کاربراتوری نقاط ضعف جدی دارد که باعث شده امروز جایگاهی در صنعت خودروسازی نداشته باشد. مهمترین نقاط ضعف این سیستم عبارتاند از:
- عملکرد ضعیف در تنظیم نسبت سوخت و هوا متناسب با شرایط رانندگی
- حساسیت زیاد نسبت به شرایط آبوهوایی
- توزیع غیرهمسان سوخت بین سیلندرها
- حساسیت بسیار زیاد نسبت به کیفیت سوخت
2. سیستم سوخت رسانی انژکتوری
سیستم سوخت رسانی انژکتوری با هدف برطرف کردن مشکلات سیستم کاربراتوری پایهگذاری شد. در سیستم انژکتوری، فرآیند پاشش سوخت با استفاده از قطعهای به نام انژکتور در سیلندر اتفاق میافتد. در واقع سوخت با استفاده از پمپ از باک سوخت به انژکتور انتقال مییابد. پاشش سوخت از طریق سوزن انژکتور به صورت پودری انجام میپذیرد.
این فرآیند کیفیت اختلاط سوخت و هوا را افزایش میدهد که منجر به ارتقای راندمان احتراق میشود. علاوه بر آن، در سیستم سوخت رسانی انژکتوری تعداد زیادی سنسور وجود دارد که ضمن پایش عملکرد بخشهای مختلف، باعث میشوند فرآیند تنظیم اختلاط سوخت و هوا متناسب با شرایط رانندگی به صورت بهینه انجام بگیرد.
مهمترین مزایای سیستم سوخت رسانی انژکتوری در مقایسه با کاربراتوری عبارتاند از:
- ارتقای راندمان احتراق موتور
- کمک به روشن شدن راحتتر ماشین در آبوهوای سرد
- بهبود قابلیت شتابگیری ماشین
- کاهش مصرف سوخت
- کاهش میزان آلایندهها
این مزایا موجب شده تا مواردی مانند قیمت بالا و حساس بودن قطعات سیستم انژکتوری نیز مانع از بهکارگیری آن در صنعت خودروسازی نشود.
اجزای سیستم سوخت رسانی خودرو انژکتوری
مهمترین اجزای تشکیلدهنده سیستم سوخت رسانی انژکتوری و وظایف هر یک از آنها عبارتاند از:
- انژکتور: پاشش سوخت به سیلندر
- کویل دوبل: جرقهزنی
- دلکو: تنظیم عملیات جرقهزنی
- باک بنزین: محل ذخیره سوخت
- پمپ بنزین: انتقال سوخت از باک به انژکتور
همانطور که اشاره کردیم، تعدادی سنسور برای کمک به عملکرد بهینه سیستم سوخت رسانی ماشین نیز وجود دارند که عبارتاند از:
- سنسور دریجه گاز: اندازهگیری میزان دقیق سوخت
- سنسور دمای هوا: اندازهگیری دمای هوای ورودی به موتور
- سنسور فشار هوا: اندازهگیری فشار هوای ورودی به موتور
- سنسور دور موتور: اندازهگیری دور موتور خودرو
- سنسور ضربه یا ناک: گزارش احتراق ناقص و ناک موتور به کامپیوتر
- سنسور اکسیژن: اندازهگیری اکسیژن موجود در گازهای خروجی موتور
برای اطلاعات بیشتر پیشنهاد میکنیم با انواع سنسورهای خودرو آشنا شوید
انواع سیستم سوخت رسانی ماشین انژکتوری
انواع سیستم سوخت رسانی خودرو از نوع انژکتوری را بر اساس طراحی میتوان به سه دسته زیر تقسیم کرد:
- سیستم پاشش سوخت تک نقطهای (SPFI- Single Port Fuel Injection System)
- سیستم پاشش سوخت چند نقطهای (MPFI- Multi Port Fuel Injection System)
- سیستم پاشش سوخت مستقیم (GDI – Gasoline Direct Injection)
در سیستم تک نقطهای، یک انژکتور مسئولیت پاشش سوخت به تمام سیلندرها را بر عهده دارد. این موضوع باعث میشود سرعت انتقال سوخت به سیلندرها پایین باشد. برای حل این معضل، سیستم چند نقطهای طراحی شد که در آن به ازای هر سیلندر یک انژکتور وجود دارد و سرعت عملکرد سیستم سوخت رسانی ماشین ارتقا پیدا میکند.
در سیستم سوخت رسانی DGI، انتقال سوخت به صورت مستقیم به داخل سیلندر صورت میگیرد و پاشش سوخت از طریق سوپاپهای ورود هوا به سیلندرها انجام نمیشود. این سیستم در مقایسه با دو مورد قبلی، دقت بالاتری دارد و در عین حال، گرانتر است.
کلام پایانی
در این مطلب به معرفی سیستم سوخت رسانی خودرو پرداختیم و با انواع سیستم سوخت رسانی ماشین آشنا شدیم. بدون تردید یکی از مهمترین بخشها در هر خودرو، سیستم سوخت رسانی است که به صورت مستقیم در کیفیت عملکرد ماشین نقش ایفا میکند. در حال حاضر، سیستمهای کاربراتوری منسوخ شده و جای خود را به انواع سیستمهای انژکتوری دادهاند. البته نوآوری در سیستمهای سوخت رسانی انژکتوری همچنان در صنعت خودروسازی ادامه دارد تا امکان دسترسی به راندمان بالاتر در عملیات احتراق ماشین فراهم گردد.
