نحوه کارکردن انژکتور

سیستم تامین سوخت بایستی قادر به تامین سوخت مورد نیاز موتور تحت تمامی شرایط کار کرد موتور باشد. پمپ الکترونیکی ، سوخت را از میان فیلتر سوخت عبور داده و آن را از باک به سمت ریل انژکتورها و در نهایت خود انژکتورها جهت پاشش انتقال می دهد . انژکتورها سوخت به دقت اندازه گیری شده را به داخل مانیفولد ورودی پاشش می کنند.
سوخت اضافی سپس از داخل رگلاتور فشار به داخل باک بر می گردد. رگلاتور فشار، فشار مانیفولد را در حد استاندارد آن ثابت نگه می دارد . این خاصیت سبب جاری شدن یکنواخت سوخت در داخل ریل گشته ( اثر خنک کنندگی ) و از بوجود آمدن حبابهای بخار در سوخت جلوگیری می کند . در نتیجه فشار سوخت پشت انژکتور معمولا به طور ثابت در حد ۳۰۰ (کیلو پاسکال ) باقی می ماند . در برخی مواقع طراحی سیستم تامین سوخت به گونه‌ای است که از به وجود آمدن تلاطم در خط سوخت‌رسانی جلوگیری می‌کند.

پمپ‌بنزین الکترونیکی
پمپ الکترونیکی جریان مداومی از سوخت را از طریق باک سوخت تامین می کند . این پمپ هم بصورت نصب شده در داخل باک و هم بصورت نصب شده در خط سوخت‌رسانی موجود می باشد . استفاده از پمپ های بنزین داخل باک مرسوم تر است . این پمپ ها در داخل باک قرار گرفته و جهت جلوگیری از بوجود آمدن حبابهای بخار در خط برگشت سوخت مجهز به سنسور سطح سوخت و صفحه مدور می باشند . هنگامی که پمپ در حال کارکرد می باشد مشکلات مربوط به گرم شدن سوخت از بین رفته و یک پمپ تقویت کننده داخل باک وظیفه تامین سوخت از داخل باک را در فشار پایین بعهده دارد . جهت حصول اطمینان از ثابت ماندن فشار در سطح مطلوب همیشه ظرفیت ماکزیمم مقدار تئوری مورد نیاز می باشد . پمپ الکتریکی توسط فرمان ارسالی فعال می‌شود. یک مدار حفاظتی از تحویل سوخت در هنگامی که موتور در حال سکون بوده و سوئیچ موتور نیز باز باشد جلوگیری به عمل می‌‌آورد .

طراحی سیستم

پمپ بنزین الکتریکی شامل عناصر ذیل می باشد :

▪ مجموعه پمپ
▪ موتور الکتریکی و قاب آن

موتور الکتریکی و مجموعه پمپ بطور مشترک در یک محل قرار گرفته اند بطوریکه در داخل سوخت به طور شناور می‌باشند .این ترتیب قرار گیری باعث ایجاد خاصیت خنک کنندگی در موتور الکتریکی می گردد . بخاطر عدم وجود اکسیژن مخلوط قابل احتراقی تشکیل نشده و در نتیجه خطر وجود انفجار و آتش سوزی در سیستم وجود ندارد . قاب انتهایی شامل رابط های الکتریکی سوپاپ مانع برگشت سوخت و رابط‌‌های فشار در سمت پر فشار سیستم می باشد . سوپاپ مانع برگشت فشار سیستم را لحظاتی پس از خاموش شدن واحد و جهت جلوگیری از تشکیل شدن حبابهای بخار ثابت نگه می دارد. ابزار و تجهیزات متوقف کننده دیگری نیز می تواند در بخش انتهایی پمپ بکار رود .

تغییر در طراحی سیستم

بسته به نوع انتظارات از سیستم طراحیهای مختلفی را جهت برآورده کردن این نیازها می‌توان در نظر گرفت .

● تاریخچه سیستم‌های سوخت رسانی انژکتوری

استفاده از سیستمهای سوخت رسانی انژکتوری به حدود صد سال قبل باز می گردد . شرکت Gasmotorenfabik deutz سازنده پمپهای پلانجری پاشش سوخت از سال ۱۸۹۸ از این سیستم ابتدائی استفاده می کرد مدت زمانی بعد از سیستم ونتوری در طراحی کامپیوتر ابداع گردید و سیستم‌های سوخت‌رسانی انژکتوری برپایه طول مدت زمان پاشش سوخت به وجود آمد. شرکت بوش از سال ۱۹۱۲ تحقیقات وسیعی را در خصوص پمپ های انژکتوری بنزینی آغاز کرد. اولین موتورهواپیمایی که از سیستم انژکتوری بوش استفاده می کردباقدرت ۱۲۰۰ اسب بخاردر سال ۱۹۳۷ وارد خط تولید انبوه شد .مشکلات مربوط به سیستم کاربراتوری از قبیل یخ زدگی ونیز آتش سوزی باعث به وجود آمدن انگیزه بیشتردر خصوص توسعه بیشتراین دانش درصنعت هوانوردی گردید. این پیشرفت نشانگر یک دوره جدید از سیستم انژکتوری در شرکت بوش بود ولی تا زمان کاربرد این سیستم در خودروها راه طولانی در پیش بود. در سال ۱۹۵۱ برای نخستین بار سیستم انژکتور پاشش مستقیم در یک خودرو کوچک نصب گردید وچند سال بعد این سیستم در روی خودروی ۳۰۰ SLاز محصولات شرکت دایملر – بنز نصب شد. در سالهای بعد پیشرفت های حاصله در خصوص ساخت و نصب پمپ های انژکتوری مکانیکی تداوم پبداکرد.

در سال ۱۹۶۷ این نوع سیستم گام بزرگتری رو به جلو برداشت وسیستم انژکتوری الکترونیکی بنام سیستم کنترل فشار ورودی یا D-jetronic را ابداع نمود. در سال ۱۹۷۳سیستم کنترل جریان هوا بنام L-Jetronic در بازارخودرو ظاهر گردید ودر همان زمان سیستم مکانیکی هیدرولیکی و نیز سیستم مجهز به سنسور جریان هوا air-fiow-sensor ابداع گردید . سال ۱۹۷۹سال پیدایش سیستمی بنام motronicبودکه از خصوصیات آن کنترل دیجیتالی کارکرد موتور بود. این سیستم دارای خصوصیت کنترل الکترونیکی اشتعال در موتور یا همان میکروپروسنسور در صنعت خودرو بود.در سال ۱۹۸۲سیستم K- Jetronic در شکل وسیعتری که شامل مدار کنترل حلقه بسته یا همان Closed-loop وسنسور اکسیژن(لامبدا) بود متولد شد. درسال ۱۹۹۱بیش از ۳۷ میلیون خودرو در جهان مجهز به سیستمهای انژکتوری سوخت رسانی بوش وجود داشت ویک سال بعد یعنی سال ۱۹۹۲بیش از ۶/۵میلیون موتور مجهز به سیستم مدیریتی هوشمند شدند. امروزه سیستمهای انژکتوری سوخت رسانی یکی از اجزاء ضروری صنعت خودروسازی محسوب می شود .

انواع سیستم‌های انژکتوری

الف ) سیستم‌های انژکتوری چند نقطه ای :
در این سیستم‌ها از هر انژکتور به طور جداگانه برای پاشش سوخت مستقیما از سوپاپ ورودی به داخل سیلندرمجزا استفاده می‌شود. به عنوان مثال می توان سیستمهای Ke – jetronic یا L - jetronicرا نام برد .

ب) سیستم‌های انژکتوری مکانیکی :
سیستم K-jetronic یک سیستم انژکتوری مکانیکی با کاربردی وسیع می باشد.این سیستم سوخت را بطور مداوم و پیوسته پاشش می کند.

ج ) سیستم‌های انژکتوری مکانیکی-الکترونیکی:
سیستم - jetrronic KE نوع جدیدتری از سیستم KE-jetronic وبا قابلیتهای بیشتری می باشد . این سیستم محدوده بیشتری را اطلاعات کارکرد موتور را به سیستم کنترل حلقه باز الکترونیکی فراهم کرده و در نتیجه وظیفه تامین دقیق سوخت را در شرایط مختلف کارکرد موتور بعهده خواهد داشت .

د) سیستم‌های انژکتوری الکترونیکی :
سیستم‌های انژکتوری الکترونیکی از انژکتورهای الکترو مغناطیسی جهت پاشش سوخت بطور متناوب استفاده می کنند . به عنوان مثال از این نوع سیستمها می توان سیستمهای LH-jetronic- L-jetronic و motronnic system را نام برد .

ه ) سیستم‌های انژکتوری تک نقطه ای :
سیستمهای انژکتوری تک نقطه ای از یک واحد انژکتوری کنترل الکترونیکی و نیز یک انژکتور الکترو – مغناطیسی که مستقیما در بالای دریچه گاز قرار دارد استفاده می کنند . این انژکتور سوخت را بصورت متناوب به داخل مانیفولد ورودی پاشش می کند . به عنوان مثال از این نوع سیستم می توان سیستم mono- jetrnic را نام برد .

مزایای سیستم های انژکتوری سوخت رسانی

▪ کاهش مصرف سوخت
این سیستم تمامی اطلاعات ضروری کارکرد موتور ( نظیر سرعت موتور، بار موتور، درجه حرارت، میزان گشودگی دریچه گاز ) را جهت تطابق دقیق شرایط کارکرد دینامیکی یا ساکن مشخص کرده و بدینوسیله مقدار دقیق سوخت مورد نیاز موتور را تحت شرایط مشخص شده تامین می کند .

▪ افزایش بازده موتور
سیستمهای Ke – jetronic و L - jetronicآزادی عمل بیشتری را جهت پر شدن کامل سیلندر ( بازده حجم) و با گشتاور بالاتر فراهم می کنند . این عمل باعث افزایش توان خروجی و نیز بهبود نمودار گشتاور خواهد شد . هم چنین سیستم mono- jetrnic قابلیت تطابق با سیستمهای اندازه گیری جداگانه سوخت و هوا را نیز دارا می باشد .

قابلیت شتابگیری سریع
تمامی سیستمهای انژکتوری خود را با تغییرات بار موتور در هر شرایط کارکرد بدون هیچ وقفه‌ای مطابقت می دهند . این قابلیت در هر دو سیستم انژکتوری تک نقطه ای و نیز سیستم انژکتوری چند نقطه ای وجود دارد . سیستمهای انژکتوری چند نقطه ای سوخت را مستقیما به طرف سوپاپ ورودی پاشش می کنند . در این نوع سیستم مشکلات مربوط به تغلیظ سوخت در داخل سیلندر وجود ندارد . در سیستمهای انژکتوری تک نقطه ای بایستی مشکل وجود لایه های تغلیظ شده سوخت در سیلندر را بطریقی رفع کرد . این مشکل با ایجاد سیستم طراحی جدید که سوخت را مخلوط کرده و اندازه می گیرد رفع خواهد شد .

قابلیت استارت بهتر در هوای سرد
مقدار دقیق سوخت مطابق با درجه حرارت موتور و سرعت استارت مشخص گردیده و امکان استارت سریع و پایداری سیستم موتور در دور آرام را فراهم می کند . در فاز گرم شدن موتور سیستم دقیقا از مقدار مشخصی سوخت جهت راه اندازی سیستم و در پاسخگویی به نیاز دریچه گاز در تامین کمترین مقدار مصرف سوخت استفاده می کنند.

آلودگی خروجی کمتر
در این سیستم مخلوط سوخت – هوا تاثیر مستقیمی بر عمل تجمع گازهای خروجی از اگزوز خواهد داشت . در صورت کارکرد موتور با کمترین سطح آلودگی خروجی سیستم تشکیل مخلوط سوخت – هوا بایستی نسبت این مخلوط را در حد ثابتی نگه دارد .دقت کارکرد سیستمهای امکان ثابت نگهداشتن شکل مخلوط سوخت – هوا را فراهم آورده است .

سیستم‌های آرایشی مخلوط سوخت وهوا

وظیفه سیستم‌های کاربراتوری یا انژکتوری تامین مخلوط سوخت و هوا جهت شرایط کارکرد آنی موتور می باشد. در سالهای اخیر سیستمهای انژکتوری جدیدی را ابداع نمودندکه مزایائی از قبیل صرفه اقتصادی بازده بیشتر موتور، رانندگی بهتر و نیز آلودگی کمتر را در بر داشته. سیستمهای انژکتوری با تعیین دقیق مقدار هوای ورودی وظیفه تامین مقدار مشخصی از سوخت را مطابق با شرایط بار موتور به عهده داشته ونیز کمترین آلودگی خروجی را نیز در بردارد. در این سیستم به جهت ثابت نگه داشتن آلودگی خروجی در حد مینیموم ترکیب و ساختار مخلوط سوخت- هوا به صورت کاملا دقیق کنترل می شود .

سیستم کاری انژکتور

▪ پمپ های جابجایی مثبت :

شبکه چرخان و پمپ های دنده داخلی هر دو در دسته پمپ های جابجایی مثبت طبقه بندی می شوند . هر دو نوع این پمپ‌ها از طریق اندازه متغیر و محفظه چرخان جهت تامین سوخت و مکش آنها از طریق تغییر در حجم عمل می کنند.
هنگامی که حجم به بیشترین مقدار خود می رسد دریچه تامین سوخت بسته شده و دریچه تخلیه باز می شود . سپس سوخت تحت فشار با فشار بالا به سمت بیرون تخلیه می‌گردد و حجم محفظه کاهش می یابد . محفظه های پمپ توسط یک صفحه مدور عمل می‌کنند. نیروی گریز از مرکز و فشار سوخت باعث تخلیه سریع و پر فشار سوخت در مسیر خود می‌گردد. نیروی گریز از مرکز مابین صفحه مدور و مسیر آن باعث افزایش ثابت در حجم می‌گردد. پمپ دنده داخلی شامل یک دنده محرک می باشد که در مقابل یک حلقه گریز از مرکز حرکت می کند . این دنده حلقه‌ای دارای یک دنده بیشتر از دنده محرک می باشد . هنگامی که این دنده شروع به چرخش می کند محفظه ای متغیر بین دندانه ها ایجاد می گردد . پمپ‌های شبکه مدور جهت ایجاد فشار سوخت بیشتر از ۶۰۰ کیلو پاسکال بکار می روند در حالیکه پمپ های دنده داخلی جهت ایجاد فشار بیشتر از ۳۰۰ کیلو پاسکال بکار برده می‌شوند.

▪ پمپ‌های هیدرکینتیک :

پمپ‌های محیطی و کانال جانبی جزو پمپ های هیدرکینتیک طبقه بندی می شوند . در این پمپ ها یک وسیله پیش برنده (ایمپلر) ذرات سوخت را شتاب داده و از این طریق قبل از اینکه سوخت را به داخل مانیفولد هدایت کند آنها را پر فشار می‌کند. پمپ‌های محیطی و کانال جانبی از لحاظ تعداد تیغه های بزرگتر و شکل آنها با یکدیگر تفاوت دارند . ( همچنین از لحاظ قرارگیری و موقعیت نیز با یکدیگر تفاوت‌هایی دارند.) به هرحال پمپ‌های محیطی تنها قادر به ایجاد فشار در محدوده ۳۰۰ کیلو پاسکال می باشند و از این طریق سوختی دائمی و بدون نوسان را تامین خواهند کرد . این عامل سبب ایجاد صدای کمتری در حین کارکرد این نوع پمپ ها گردیده و بازار مناسبی را در جهت نصب بر روی خودروها فراهم می‌نماید. پمپ های کانال جانبی تنها قادر به تولید فشار بالاتر از ۱۰۰ کیلو پاسکال می‌باشند. یکی از مهمترین استفاده های این پمپ ها بعنوان یک پمپ تقویت کننده در سیستمهایی می باشد که از پمپ های نوع داخل خط سوخت رسانی استفاده می کنند . از دیگر موارد کاربرد این نوع پمپ ها بعنوان مرحله اول از پمپ های دو مرحله ای نوع داخل باک که حساس به مشکلات استارت‌اند و نیز در سیستمهای انژکتوری پاشش تک نقطه ای می باشد .