مقاله سیستم سوخت رسانی انژکتوری بنزینی

این مقاله به بررسی سیستم های تزریق سوخت بنزین در موتورهای جرقه ای پرداخته است که از دیر باز مورد توجه سازندگان خودرو بوده است ودر این راستا فعالیتهای زیادی انجام شده است که منجر به تولید انواع سیستمهای سوخت رسانی بنزینی انژکتوری Jetronic شده است .

مقدمه :

موتورهای انژکتوری با سیستم سوخت تزریقی ابتدا برای موتورهای دیزلی اختراع شد و توسط آلمانی ها و به دستور هیتلر اصلاح گردید تا بتواند مورد استفاده موتور هواپیما های ارتش هیتلری قرار گیرد .

می توان گفت که موتور کاربراتوری به نمونه انژکتوری برتری و ارجعیت دارد . ولی عدم استفاده از کاربوراتور و انتخاب انژکتور توسط آلمانی ها به این دلیل بود که استفاده از کاربوراتور در هواپیما در مناطق نامناسب تمایل زیاد به تولید یخ دارد وهمچنین امتیاز دیگر انواع انژکتوری تاثیر ناپذیر بودن عملکرد آن در حین انجام مانورهای جنگی خطر ناک بود .

تبدیل یک سیستم انژکسیون دیزل به سیستمی که بنزین استفاده کند کاری بس مشکل است چون سوخت گازوییل که یک روغن سبک وزن می باشد باعث می شود که نوعی روغن کاری بین پمپ ها و سیلندر های سیستم انژکتوری انجام شود . در مقابل ، بنزین سوختی بی نهایت خشک است وبه کلی فاقد هر گونه قابلیت روغن کاری می باشد . بنابراین در تبدیل از گازوییل به بنزین نیاز به یک تحقیق بسیار دقیق در زمینه فلزهای مورد استفاده در ساختمان پیستون ها و سیلندرها دارد که نتیجه چنین عملی گران شدن هزینه ساخت می باشد .

تزریق سوخت بنزین در موتورهای جرقه ای بیشتر در مانیفولد هوا یا روی سوپاپ ورودی و بندرت در داخل سیلندر انجام می شود .

مزایای سیستم تزریقی عبارتست از :

1-    راندمان حجمی زیاد موتور

2-    مصرف سوخت ویژه قابل قبول موتور

3-    گشتاور زیاد موتور با دور کم

4-    احتراق کامل

5-    شتاب گیری سریع موتور

سیستم های Jetronic موجود :

K-Jetronic

KE-Jetronic

KE3-Jetronic

L- Jetronic

LE-Jetronic

LH-Jetronic

Mono-Jetronic

Mono-Motronic

Motronic 4.1

Motronic 1.5

Motronic 1.7

Motronic 2.8.1

سیستم هیل بورن : در سال 1945 یک سیستم انژکتوری توسط یک آمریکایی به نام “ استوارت هیل بورن” برای اتومبیل فورد ساخته شد . به طوری که این سیستم فاقد هر گونه نوآوری بود . اما امتیاز آن کیفیت ساخت آن بود و در مقایسه با معروف ترین انواع کاربوراتوری آن زمان که اتسرومبورگ نام داشت به مراتب کارآیی بهتری داشت . فقط یکی از نقاط ضعف سیستم هیل بورن این بود که تمامی سوختی که از پمپ انژکتور به داخل کانال های ارتباطی پاشیده می شد به داخل موتور راه پیدا نمی کرد . فشار در داخل نازل های سیستم تزریق از طریق دو کانال ارتباطی نازک و باریک در حد متوسط تنظیم شده و مقدار اضافی بنزینی که از نازل پمپ پاشیده می شود از طریق این دو کانال به باک بنزین برگردانده می شود . در راه بازگشت میزان اضافی سوخت پاشیده شده یک دریچه کوچک قرار دارد که در هنگام به اصطلاح تخت گاز کردن بخشی از این سوخت برگردانده شده از طریق این دریچه مورد استفاده قرار گرفته تا مخلوط سوخت مورد نیاز حاصل شود . بعد از ورود طرح هیل بورن به بازار اظهار شد که چنین طرح سیستم تزریق سوختی برای استفاده در موتورهای خیابانی مناسب نیست . حقیقت این بود که این طرح به طور کلی طرحی مناسب برای اتومبیل های موتور بنزینی نبود .

سیستم روچستر : بعد از چندی کمپانی جنرال موتورز سیستم انژکتوری روچستر را به عنوان جانشین برای کاربوراتورهای چهار دهنه خود معرفی کرد که متأسفانه این سیستم نتوانست باعث به وجود آمدن نیروی تولیدی بیشتری برای موتورها شود . اما اظهار می شود که اتومبیل با چنین سیستمی از شتاب بهتری برخوردار است . سیستم روچستر تا حدودی مشابه سیستم هیل بورن بود و در این سیستم تنظیم جریان سوخت با تغییر فشار سوخت انجام می گرفت .

متأسفانه برای روچستر و جنرال موتورز ، مشکلات سوخت رسانی در هنگام آهسته کار کردن موتور توسط مهندسین حل نگردید و نازل های اسپری کننده تا حدودی در این کار مؤثر بودند و این حقیقت را می شد از رنگ سیاهی که از اگزوز این گونه اتومبیل متصاعد می شد ، دریافت . کمپانی معظم بوش آلمان توانست تا حد زیادی مشکل قطرات سوخت را مرتفع کند با ابداع سیستم K-Jetronic مشکلات به طرز چشمگیری برطرف شد . این سیستم دارای توانایی و قابلیت بالایی بوده ولی در مقایسه با سایر سیستم های انژکتوری گران می باشد . برنامه تدارک و تنظیم میزان سوخت در سیستم K-Jetronic بسیار پیچیده می باشد .

اساس کار سیستم K-Jetronic  :

 این سیستم با تزریق دائم بوده و اندازه گیری سوخت در آن بطور مستقیم با جریان هوای مصرفی موتور انجام می شود . در این سیستم پمپ عامل جریان یافتن سوخت ، حجم هوای عبوری به موتور بوده و سیستم محرک مکانیکی نیست . نظر به این که هوای مصرفی موتور بطور مستقیم قابل اندازه گیری و کنترل میباشد ، طرح K-Jetronic برای کنترل گازهای خروجی اگزوز و استفاده از پس سوز نیز بسیار مناسب است . هوای مصرفی موتور پس از عبور از فیلتر هوا به صفحه اندازه گیر هوا برخورد می کند و آنرا به حرکت در می آورد . با حرکت صفحه اندازه گیر ، اهرم آن قرقره سوپاپ سوخت را حرکت داده و معبری از سوخت را متناسب با حجم هوا به موتور باز می کند . سوخت از باک توسط پمپ الکتریکی به آکومولاتور می رسد ، پس از ذخیره سازی در آن که برای نوسان گیری ضربان های سوخت ضروری است ، به فیلتر رسیده و سپس وارد قسمت توزیع کننده می شود .

یک رگلاتور اولیه در قسمت توزیع کننده فشار سوخت را در مقدار ثابتی نگه می دارد و از برگشت سوخت اضافی به باک و یا ارسال بیش از حد به موتور جلوگیری می کند .

واحد اندازه گیر هوا :

واحد اندازه گیر هوا شامل یک محفظه مخروطی است که در میان آن یک صفحه ای متصل به اهرم قرار گرفته است . تعادل وزنی صفحه واهرم را یک وزنه عهده دار است . این تعادل در حالت خاموش بودن موتور می باشد و در هنگام روشن بودن موتور به نسبت مصرف هوا ، تعادل صفحه اندازه گیر با دبی هوای مصرفی موتور بهم می خورد . البته بعداً توسط نیروی هیدرولیکی سوختی که به پلانجر کنترل سوخت تاثیر می کند ، نوعی تعادل در سیستم ایجاد می شود .در حقیقت موقعیت صفحه اندازه گیر با مقدار هوای عبوری از محفظه مخروطی تعیین می شود و حرکت آن توسط اهرم به پلانجر توزیع کننده سوخت منتقل می شود و آنرا بسمت بالا حرکت می دهد

شرح کامل سیستم K-Jetronic :

سوخت از باک توسط پمپ برقی به آکومولاتور می رسد و ضربان آن در این قسمت جذب می شود سپس به فیلتر رسیده و ناخالصی از سوخت جدا می شود .

سوخت وارد شده به سیلندر اندازه گیری کننده یا خارج شده از آن به کناره های مخالف صفحه نازک فولادی دیافراگمی منتقل می شود و این صفحه هنگامی که فشار پمپ بیش از فشار طرف بیرونی صفحه باشد ، راه های انتقال سوخت را به انژکتورهای میخی شکل مسدود می کند . هنگامی که بنزین وارده به سیلندر اندازه گیری کننده در وضعیتی باشد که فشار در هر دو طرف صفحه دیافراگمی یکسان با شد ، خطوط ارتباطی مفتوح شده و بنزین یا هر سوخت دیگر با فشار پمپ انژکتورها هدایت می شود  البته با باز شدن خطوط ارتباطی به انژکتورها ، فشار طرف بیرونی صفحه دیافراگمی افت پیدا کرده و بلافاصله باعث بسته شدن این خطوط می شود تا زمانی که دوباره فشار در دو طرف یکسان شود .

هدف تمامی این مجموعه ایجاد یک جریان سوخت مداوم و در عین حال متغیر با وجود یک فشار سوخت کمتر از فشار دیافراگم بود . سوخت به طرف بالای آن رانده می شد و سیستم  K-Jetronic کار می کرد . نحوه انتقال سوخت به طرف انژکتور به صورت امواج و دایره های بسته ای صورت گرفته و فرکانس این مربع با افزایش هوای ورودی به داخل موتور افزایش پیدا می کرد .

قسمت کنترل سوخت ارسالی به انژکتورها :

بین فیلتر هوا و دریچه گاز موتور واحد کنترل سوخت ارسالی قرار دارد . این قسمت شامل یک سنسور و کنترل دبی هوا و یک تقسیم کننده سوخت بین لوله های انژکتور ها ست . سنسور دبی سنج هوا ، در مقابل حجم هوای ورودی تغییر موضع داده وروی سوخت ارسالی تاثیر می گذارد ورود ، هوا مصرفی موتور از دهانه مخروطی شکل ، باعث حرکت صفحه حساس سنسور شده و در نتیجه اهرم متصل به صفحه اندازه گیر به بالا حرکت کرده و پلانجر کنترل سوخت نیز به سمت بالا هدایت می شود . با بالا رفتن پلانجر شیار خروجی آزادشده و سوخت بیشتری به انژکتور ها فرستاده می شود . هر چه هوای مصرفی موتور افزایش یابد ، پلانجر حرکت بیشتری به سمت بالا داشته و در نتیجه ارسال سوخت از شیار پلانجر به انژکتور ها زیادتر خواهد بود . وقتی موتور خاموش است ، صفحه اندازه گیر و پلانجر توسط وزنه تعادل و فنر برگردان در پایین ترین وضعیت قرار دارد . در این حالت سوخت ارسالی به انژکتور ها به صفر می رسد . هرگاه موتور حالت پس زدن شعله داشته و فشار مانیفولد گاز بالا رود ، صفحه اندازه گیر به سمت پائین حرکت کرده و دریچه را بزرگتر می کند تا تاثیر فشار منفی سیستم را معیوب نسازد .