سوخت‌رساني كاربراتوري و انژكتوري

سوخت‌رساني كاربراتوري و انژكتوري <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

سيستم سوخت‌رساني براي خودرو، همانند دستگاه گوارش و دستگاه تنفسي در بدن انسان، سيستمي ضروري و بسيار حساس است كه انرژي لازم براي استفاده خودرو را فراهم مي‌سازد. سيستم‌هاي سوخت‌رساني چگونه چنين كاري را انجام مي‌دهند؟ چند نوع هستند؟ مزايا و معايب هر سيستم چيست؟ چه نوع سيستمي براي خودرو اقتصادي‌تر و مناسب‌تر است؟ و ده‌ها سؤال ديگر وجود دارد كه براي تمامي كساني كه به نوعي با خودرو سر و كار دارند، پيش مي‌آيد.

از سال 1383 ساخت خودروهاي سواري كاربراتوري تقريباً به حالت تعليق درآمده است و شركت‌ها مي‌بايستي از سيستم‌هاي انژكتوري در محصولات خود استفاده كنند. تعدادي از رانندگان قديمي خودرو همچنان بر استفاده از خودروهاي كاربراتوري اصرار مي‌ورزند. كاربراتور و انژكتور چه تفاوتي دارند؟ هر يك چه كاري انجام مي‌دهند؟ كدام يك بر ديگري ارجحيت دارد؟ در اين نوشتار، سعي داريم به اختصار با اين سيستم سوخت‌رساني و در نهايت مزايا و معايب هر دو آشنا شويم.

كاربراتور چيست؟

كاربراتور مهمترين قطعه در سيستم‌هاي سوخت‌رساني كاربراتوري است. وظيفه اصلي كاربراتور، تهيه مخلوط مناسبي از هوا و سوخت براي شرايط مختلف كار موتور است. كاربراتور مي‌بايستي خواسته‌هاي زير را برآورده سازد:

1. تهيه مخلوط صحيح هوا و سوخت براي شرايط مختلف كار موتور در زماني بسيار كوتاه

2. مصرف كم سوخت در وضعيت كار عادي موتور

3. امكان تأمين حداكثر قدرت در حالت بار كامل

4. روشن شدن موتور در هر دما و كاركرد منظم آن در حالت دور آرام

5. پايداري تنظيم‌هاي انجام يافته براي مدتي طولاني و امكان تنظيم با توجه به شرايط كاري موتور

6. سادگي، قابليت اطمينان و دوام

7. سهولت تعمير و نگهداري

طرز كار كاربراتور

عامل اصلي كار كاربراتور، ايجاد مكش (خلاء) روي مجراي خروج سوخت (ژيگلور) است. اين كار، توسط قسمتي از بدنه كاربراتور به نام ونتوري يا گلوگاه انجام مي‌گيرد. ونتوري در حقيقت مقطع كاهش بدنه كاربراتور مي‌باشد. با باز شدن صفحه گاز، هوا توسط سيلندر موتور مكيده شده و به داخل كاربراتور جريان مي‌يابد. هنگام عبور از ونتوري، به علت كاهش مقطع عبور، سرعت هوا افزايش يافته و فشار محفظه ونتوري كاهش مي‌يابد و مكشي ايجاد مي‌كند كه به مراتب از ديگر مقاطع كاربراتور بيشتر است. اگر مجراي سوخت به اين قسمت متصل شود، سوخت مكيده شده و پس از مخلوط شدن با هوا، وارد سيلندر مي‌شود.

انواع كاربراتور

كاربراتورها از نظر جريان هوا به سه دسته تقسيم مي‌شوند:

1. كاربراتور با جريان هوا از بالا به پايين: در اين كاربراتور نيروي جاذبه به جريان مخلوط سوخت و هوا به داخل موتور كمك مي‌كند و در نتيجه تغذيه موتور بهتر انجام مي‌شود. علاوه‌بر آن دسترسي به كاربراتور از نظر فضاي تعميراتي نيز بهتر مي‌باشد. به همين دليل اين نوع كاربراتور بر روي اكثر خودروها به كار مي‌رود كه مي‌توانند شامل كاربراتورهاي يك مرحله‌اي يا دو مرحله‌اي باشند. كاربراتور خودروهاي نيسان، پرايد، پژو از اين نوع هستند.

2. كاربراتور با جريان هوا از پايين به بالا: اين نوع كاربراتور بيشتر در گذشته به كار گرفته مي‌شده است و علت آن جلوگيري از ورود سوخت به صورت مايع به موتور بود. كاربراتور خودروهاي قديمي دهه 1960 معمولاً از اين نوع بودند.

3. كاربراتور با جريان هواي افقي: مزيت اصلي اين نوع كاربراتور ارتفاع كمي است كه زير درپوش موتور اشغال مي‌كند. اين نوع كاربراتر مي‌تواند داراي ونتوري ثابت يا متغير باشد. كاربراتور خودرو پيكان از نوع كاربراتور با جريان هواي افقي داراي ونتوري متغير است.

تا دهه 1960، كاربراتور در بسياري از سيستم‌هاي سوخت‌رساني استاندارد، مورد استفاده قرار مي‌گرفت. در دهه 1970، طي تحقيقات و نوآوري‌هايي سيستم EFI كه در آن، سوخت توسط انژكتورها با كنترل الكترونيكي به مجراي مكش تزريق مي‌شد، به جاي كاربراتور در نظر گرفته شد.

دو جزء اساسي سيستم‌هاي كاربراتوري عبارتند از: كاربراتور و دلكو.

كاربراتورها دو وظيفه اصلي برعهده دارند:

1. مخلوط كردن سوخت و هوا به نسبت تركيبي مشخص كه در هر كاربراتور به عنوان يك پارامتر اساسي تعيين مي‌شود.

2. توزيع سوخت پودر شده به ميزان برابر بين سيلندرها

دلكو نيز دو وظيف اصلي برعهده دارد:

1. توليد برق مبتني‌بر مكانيزم كاركرد پلاتين و فيوز (خازن) دلكو

2. توزيع برق در روي شمع‌ها در زمان لازم

معايب عمده و ذاتي كاربراتور

با دقت در انجام كار كاربراتور، مي‌توان دريافت به‌رغم تمام محاسن آن، چند عيب ذاتي بزرگ دارد كه چشم‌پوشي از آنها امكان‌پذير نيست.

1. عدم تناسب ميزان مخلوط شدن هوا و سوخت: اين ميزان ثابت نبوده و به دليل چگالي نامتناسب اين دو ماده كه يكي گازي و ديگري مايع است تنها در زاويه‌اي خاص از دريچه كاربراتور اين نسبت رعايت شده و در بقيه موارد اين تناسب به هم مي‌خورد.

2. كاربراتور شديداً وابسته به شرايط محيط است: وابستگي شديد كاربراتور به شرايط محيط به خصوص دما و فشار باعث مي‌شود كه به جرئت بتوان گفت هيچ خودروي كاربراتوري در حالت تنظيم كامل كار نمي‌كند.

3. عدم توزيع يكسان سوخت به سيلندرها: از آنجا كه كاربراتور وظيفه انتقال بي‌واسطه نوعي سيال به سيلندرها را برعهده دارد، طبيعي است كه به سيلندرهاي نزديك‌تر به كاربراتور، سوخت بيشتري منتقل شده و بازده آنها بيش از سيلندرهاي دورتر است.

4. خفه كردن كاربراتور: اين مشكل در تمامي كاربراتورهاي داراي واحد پمپ شتابدهنده، ديده مي‌شود. به اين صورت كه در زمان خاموشي موتور، با چند بار فشردن پدال گاز مقداري سوخت وارد سيلندر مي‌شود و كاربراتور فلوت مي‌كند.

5 . پديده قفل گازي: اين پديده پس از خاموش كردن موتور رخ مي‌دهد. وقتي كه موتور و متعاقب آن پمپ بنزين خاموش مي‌شود بنزيني كه در لوله‌ها و كاربراتور موجود است بر اثر از دست دادن حركت خود و نيز همنشيني با گرماي موتور، بخار شده و باعث دير روشن شدن خودروهاي كاربراتوري پس از چند لحظه خاموش شدن مي‌شوند.

6 . وابسته بودن به نوع بنزين: يكي از پارامترهاي كيفي بنزين، عدد اكتان آن است. اين عدد بدون واحد در واقع معياري است براي ميزان تحت فشار قرار دادن بنزين بدون دچار شدن آن به خودسوزي و انفجار. هر چه عدد اكتان به 100 نزديكتر باشد، كيفيت بنزين مصرفي بهتر است. در لحظه تنظيم موتوراين كار با استفاده از بنزيني مشخص صورت مي‌گيرد. حال اگر نوع بنزين و در نتيجه عدد اكتان آن تغيير كند، نيازمند تنظيمي جديد خواهيم بود. اكثر كساني كه از بنزين معمولي در خودرو كاربراتوري خود استفاده مي‌كنند پس از استفاده از بنزين سوپر شاهد اين تفاوت كاركرد موتور مي‌شوند.

7. تنظيمات زياد و پيچيدگي زياد مكانيكي: اين وضعيت باعث مي‌شود تعميركاران اغلب به دليل عدم آگاهي از تنظيمات دقيق و يا عدم استفاده از ابزار مخصوص لازم، در مورد تنظيم همه جانبه آن غفلت ورزند.

سيستم تزريق سوخت الكترونيكي EFIا چيست؟

در خودروهاي جديد، از سيستم انژكتوري براي تحويل مخلوط سوخت و هوا با نسبت صحيح به سيلندرها در تمام دامنه‌هاي سرعت دوراني موتور، استفاده مي‌شود. براي اطمينان از نسبت سوخت و هواي صحيح در موتور، سيستم EFI براساس شرايط رانندگي مختلف، به جاي كاربراتور مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

سيستم كنترل EFI در دو نوع آنالوگ و ديجيتال مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در سيستم كنترل آنالوگ، حجم سوخت تزريق شده براساس زمان مورد نياز براي شارژ و دشارژ خازن، كنترل مي‌شود. در سيستم ديجيتال حجم سوخت تزريق شده براساس داده‌هاي ذخيره شده در حافظه مشخص مي‌شود. علاوه‌بر كنترل زمان مقدار سوخت تزريق شده، آوانس جرقه، سرعت هرز گرد موتور، كاركرد نادرست موتور و ديگر موارد را نيز مي‌توان با استفاده از اين نوع سيستم كنترل كرد.

تفاوت عمده سيستم‌هاي انژكتوري در موتورهاي بنزيني و گازوئيلي

در سيستم‌هاي انژكتوري موتورهاي گازوئيل‌سوز، از سيستم جرقه‌زني و شمع خبري نيست و احتراق درون محفظه سيلندر به روش احتراق خود به خودي انجام مي‌شود. ابتدا، هوا در مرحله تنفس وارد محفظه سيلندر شده و در مرحله تراكم تا ميزان 1 به 25 متراكم مي‌شود. در اين حالت، دماي هوا تا حدود 700 درجه سانتي‌گراد افزايش مي‌يابد. سپس در بالاترين نقطه و در زمان مناسب، گازوئيل توسط انژكتورها به درون سيلندر پاشش مي‌شود و در حضور هواي داغ، باعث انفجار و به حركت در آوردن پيستون و در نهايت حركت موتور مي‌شود.

اما در موتورهاي بنزين‌سوز، در مرحله تنفس، مخلوط سوخت و هوا وارد سيلندر مي‌شود و انفجار سوخت در محفظه احتراق به كمك جرقه حاصل از فرمان رسيده به شمع‌ها، صورت مي‌گيرد. نسبت تراكم، تا حداكثر حدود 1 به 11 امكان‌پذير بوده و در صورت انفجار بي‌موقع سوخت درون سيلندر، پديده Knocking يا Detonation روي داده و باعث وارد آمدن آسيب جدي به موتور خودرو مي‌شود كه اين امر توسط ECU كنترل مي‌شود.

دو وظيفه كاربراتور در سيستم‌هاي انژكتوري برعهده 2 سيستم سوخت‌رساني و سيستم هوارساني گذاشته شده است كه به وسيله واحد كنترل الكترونيكي هدايت مي‌شوند.

سيستم سوخت‌رساني شامل: باك بنزين، پمپ بنزين، لوله انتقال سوخت، فليتر بنزين، رگولاتور فشار، ريل توزيع‌كننده سوخت، انژكتورهاي مستقر بر روي ريل سوخت و تعديل‌كننده جريان (دامپر) است.

سيستم هوارساني نيز شامل: فليتر هوا، اندازه‌گير جريان هوا، دريچه هوا، سيلندر، منيفولد هوا و مخزن آرامش است.

در واقع، سيستم سوخت‌رساني، وظيفه تهيه سوخت مورد نياز در زمان مشخص و مقدار مناسب براي محفظه احتراق (سيلندر) و سيستم هوارساني نيز وظيفه تهيه هواي مورد نياز در زمان مشخص و مقدار و دماي مناسب براي محفظه احتراق (سيلندر) را برعهده دارند. اين دو سيستم به كمك حسگرهاي مختلف موجود در مسير، شرايط لحظه به لحظه كاركرد موتور خودرو را اندازه‌گيري كرده و پس از انتقال به ECU، فرمان مناسب را گرفته و به كمك فرمانبرهاي مختلف، بهينه‌ترين سوخت را براي كاركرد موتور تدارك مي‌بينند. فرمان زمان جرقه‌زني شمع‌ها نيز توسط ECU صادر مي‌شود.

اگر سيستم سوخت‌رساني را به بدن انسان تشبيه كنيم، ECU مغز سيستم، حسگرها، حواس انسان (بينايي و...) و عملگرها مانند دست و پاي انسان عمل مي‌كنند.

بعضي از حسگرهاي اصلي سيستم‌هاي EFI عبارتند از:

حسگر اندازه‌گيري دبي هوا AFM (ميزان دبي هوا از نظر جرمي و حجمي)‏، حسگر اندازه‌گيري ميزان خلاء ورودي MAP، حسگر اندازه‌گيري ميزان دماي هوا ATS، حسگر اندازه‌گيري دماي آب موتور CTS، حسگر اندازه‌گيري دور موتور RPM، حسگر موقعيت دريچه گاز TPS، حسگر ë، حسگر اندازه‌گيري دماي سوخت FTS، حسگر اندازه‌گيري فشار سوخت FPS، حسگر كنترل وضعيت احتراق درون سيلندرها، حسگر وضعيت سيلندرها و حسگر اندازه‌گيري CO و HC.

عملگرهاي عمده سيستم نيز شامل: شير موتوري، انژكتورها، گرمكن هوا PTC، شمع‌ها و غيره است.

سيستم‌هاي انژكتوري در طول زمان، تغييرات متنوعي كرده‌اند. در ابتداي دهه 1970 از سيستم‌هاي مكانيكي انژكتوري آغاز و سپس سيستم‌هاي الكترونيكي طراحي شدند. از ديدگاهي ديگر سيستم‌هاي انژكتوري از سيستم‌هاي تك انژكتور شروع شده و اكنون از سيستم‌هاي پاشش سوخت مستقيم استفاده مي‌شود.

انواع سيستم‌هاي سوخت‌رساني انژكتوري به ترتيب ابداع عبارتند از:

1. K- JETRONIC ابزار الكترونيكي وارد كار شد

2. KE-JETRONIC واحد كنترل الكترونيكي اضافه شد

3. L- JETRONIC

4. LH- JETRONIC

5. MONO JETRONIC- SPFI

6. MULTI JETRONIC- MPFI

7. GDI

در اينجا به معرفي سه مورد آخر كه معمول‌ترين سيستم‌هاي سوخت‌رساني انژكتوري هستند، بسنده مي‌كنيم.

سيستم‌هاي پاشش سوخت تكي2

در اين نوع سيستم‌ها، از يك انژكتور براي تغذيه چهار سيلندر استفاده مي‌شود. اين انژكتور، سوخت مورد نياز را به ابتداي منيفولد سوخت مي‌پاشد. از نظر انتقال سوخت، نظير سيستم‌هاي كاربراتوري بوده اما به كمك واحد كنترل الكترونيكي، شرايط مناسب‌تر و مطلوب‌تري را براي محفظه احتراق فراهم مي‌سازد.

سيستم‌هاي پاشش سوخت چندگانه3

در اين سيستم، به تعداد سيلندرهاي خودرو، از انژكتور استفاده مي‌شود. اين انژكتور، بر روي ريل سوخت نصب شده و سوخت مورد نياز را به طور مستقيم به پشت سوپاپ‌هاي سوخت تزريق مي‌كنند. در مقدمه با سيستم‌هاي SPFI، ميزان تغييرات سوخت در آنها پس از پاشش تا زمان احتراق، بسيار كمتر است. در نتيجه، سوخت با شرايط بهتري وارد سيلندر مي‌شود. اين سيستم‏ها، رايج‌ترين نوع در حال حاضر به شمار مي‌روند.

سيستم‌هاي پاشش مستقيم سوخت4

در اين نوع سيستم، براي رسيدن به حداقل تغيير در شرايط سوخت ورودي به سيلندر، انژكتورها سوخت مورد نياز براي احتراق را مستقيم درون محفظه سيلندر تزريق مي‌كنند. اين سيستم بجز در محصولات تعدادي از خودروسازان جهاني، استفاده عمومي ندارد.

سيستم مورد استفاده در خودروهاي داخلي، عمدتاً MPFI بوده و شامل: منيفولد، ريل سوخت و انژكتورها و رگلاتور فشار نصب شده بروي آن، دريچه هوا و قطعات نصب شده بروي آن، سيستم الكتريكي تعيين زمان احتراق و غيره و نيز واحد كنترل الكترونيكي ECU است. از اين ميان، تنها انژكتورها، رگولاتور فشار، تعدادي از قطعات دريچه هوا، ECU، حسگرها و قطعات بسيار حساس، به دليل استفاده از تكنولوژي‌هاي ويژه، از اقلام وارداتي بوده و به صورت انحصاري تنها توسط چند شركت در جهان طراحي و توليد مي‌شوند. تقريباً بقيه قطعات اين سيستم‌ها در داخل كشور ساخته مي‌شوند.

مزاياي استفاده از سيستم‌هاي انژكتوري در مقايسه با سيستم‌هاي كاربراتوري

1. افزايش بازده حجمي و حرارتي موتور به دليل يكنواختي و تركيب صحيح نسبت هوا و سوخت در حالت‌هاي مختلف كاري

2. افزايش بازده حجمي، باعث افزايش گشتاور و توان خروجي موتور تا 15 درصد مي‌شود.

3. نسبت هواي ورودي به هر سيلندر، به دليل استفاده تمام سيلندرها از يك حجم ثابت، تقريباً برابر است.

4. به دليل استفاده از سيستم‌هاي اندازه‌گيري دقيق الكترونيكي براي اندازه‌گيري دبي هواي ورودي، سوخت متناسب با آن تأمين شده و در نتيجه مصرف سوخت كاهش مي‌يابد.

5. به علت حذف كاربراتور و پياله بنزين، بخارات حاصل از تبخير سوخت در پياله از بين مي‌رود.

6. به دليل كنترل موتور در شرايط مختلف كاري، كاركرد موتور مناسب‌تر و بهتر شده و موتور در هواي سرد، سريع‌تر روشن شده و نيازي به ساسات ندارد.

7. به دليل يكنواختي تركيب سوخت و هوا، احتراق مناسب‌تر صورت گرفته و به دليل افزايش بازده احتراق، موتور نرم‌تر و بي‌صداتر كار مي‌كند.

8. به دليل امتزاج مناسب سوخت و هوا، بازده احتراق افزايش يافته و در نتيجه مي‌توان ضريب تراكم حجمي موتور را افزايش داد.

9. به دليل عدم نياز به گرم كردن منيفولد ورودي، چگالي هواي ورودي بيشتر شده و بازده حجمي را افزايش مي‌دهد و در نهايت، قدرت خروجي موتور افزايش مي‌يابد.

10. با افزايش بازده احتراق و كنترل پديده Knock يا Detonation، عمر موتور خودرو افزايش مي‌يابد.

11. مهمترين علت ساخت سيستم‌هاي انژكتوري و مزيت اصلي آن نسبت به موتورهاي كاربراتوري، كاهش آلودگي ناشي از عملكرد موتور است. انژكتور قابليت پوشش دادن استانداردهاي عدم آلايندگي را دارد.

معايب سيستم‌هاي انژكتوري در مقايسه با كاربراتوري

1. گران بودن موتور به دليل گران بودن قطعات سيستم‌هاي انژكتوري

2. نياز بيشتر به تعمير و نگهداري و خدمات پس از فروش

3. نياز به صافي بنزين دقيق‌تر و بنزين با كيفيت بالاتر

براساس آنچه گفته شد، هر چه سيستم سوخت‌رساني ميزان ورودي‌ها و خروجي‌هاي خود را دقيق‌تر اندازه‌گيري كند، توانايي كاركرد و تطبيق‌پذيري موتور با شرايط گوناگون افزايش يافته و عملكرد و كارايي خودرو بهتر مي‌شود. اين موارد، در سيستم‌هاي تزريق سوخت الكترونيكي بيشتر و بهتر مشهود است. رسيدن به هواي پاك و كاهش آلودگي كه امروزه از دغدغه‌هاي عمده كلان شهرهاست و نيز كاهش مصرف سوخت و در واقع استفاده بهينه از منابع محدود انرژي، بدون استفاده از سيستم‌هاي جديد سوخت‌رساني (EFI) تقريباً غيرممكن است.

سوخت‌رساني كاربراتوري و انژكتوري

مطالب مشابه :

مقایسه پرشيا و 206 صندوقدار مدل V8 .

سمند ال ايکس با موتور EF7 (موتور ملي)

مشخصات فنی هیوندای سوناتا YF

سوخت‌رساني كاربراتوري و انژكتوري

خودروهای هیبریدی