سیستم انژکتور و تفاوتش با کاربراتور
سیستم انژکتور و تفاوتش با کاربراتور – در خودروهای مجهز به‌موتور احتراق داخلی با سوخت بنزین، سیستم انژکتور یا سیستم سوخت‌رسانی به‌عنوان یکی از بخش‌های بسیار حیاتی محسوب می‌شود. این نوع موتورها برای انجام فعالیت خود به‌سه عامل اصلی نیاز دارند: سوخت، هوا، و الکتریسیته. این عوامل با همکاری برای ایجاد جرقه، ایجاد احتراق، و در نتیجه تولید نیرو اقدام می‌کنند. کیفیت انفجار در داخل سیلندرها به‌طور مستقیم بر کیفیت و بازده عملکرد موتور تأثیر می‌گذارد.
سیستم سوخت‌رسانی از اجزا و بخش‌های مختلفی تشکیل شده است، که هرکدام وظایف خاص خود را دارند. یکی از اجزا اساسی این سیستم، انژکتور است. سیستم انژکتور یک عنصر شناخته‌شده و پرکاربرد در صنعت خودروسازی است که وظیفه‌ی اصلی تزریق سوخت را به‌داخل سیلندر دارد.
همه چیز درمورد سیستم انژکتور
انژکتور، یک قطعه کلیدی در سیستم سوخت‌رسانی یا سیستم انژکتور خودروهای مجهز به‌موتور احتراق داخلی است. که وظیفه پاشش سوخت درون سیلندر را برعهده دارد. این قطعه الکتریکی-مکانیکی در ورودی سیلندر قرار می‌گیرد. و با انجام عمل تزریق سوخت به‌داخل محفظه‌ی احتراق، نقش حیاتی در عملکرد موتور ایفا می‌کند.
سیستم انژکتور در سیستم‌های پاششی خودروها مورد استفاده‌قرار می‌گیرد. و جایگزین کاربراتورهای خودروهای قدیمی‌تر است. با توجه‌به‌دو نوع موتور احتراق داخلی، یعنی پاششی و تزریق مستقیم، مکان قرارگیری سیستم انژکتور نیز ممکن است در ورودی هوای سیلندر و قبل از سوپاپ هوا یا درون محفظه‌ی احتراق باشد. همچنین، برای هر سیلندر ممکن است از یک یا دو انژکتور استفاده شود.
تنظیم دقیق میزان و فشار پاشش سوخت از وظایف اصلی سیستم انژکتور است. که درصورت انجام نادرست آن، مشکلاتی نظیر افزایش مصرف سوخت، دشواری در استارت خودرو در هوای سرد، آلودگی بیشتر و کاهش راندمان موتور را ایجاد می‌کند.
اجزای سیستم انژکتور
انژکتور نوعی سرنگ الکتریکی است که وظیفه کنترل تزریق و پاشش سوخت را در سیلندر یا منیفولد هوا در موتورهای احتراق داخلی را دارد. این اجزا با استفاده‌از جریان الکتریکی عملکرد خود را انجام می‌دهند. با فشاری حدود ۳ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع (سه برابر با فشار هوای جو)، انژکتور سوخت را به‌دقت در داخل سیلندر یا منیفولد هوا پاشیده و تراکم لازم برای احتراق را ایجاد می‌کند. اجزای سیستم انژکتور عبارتند از:
بدنه‌ی انژکتور (Injector Body)
شکل بدنه انژکتور به‌منظور دقیق‌ترین پاشش سوخت طراحی شده‌است. و مشخصات آن برای بهبود ترکیب سوخت و هوا بسیار حائز اهمیت است.
کانکتور الکتریکی
جایی که انژکتور به‌سیم‌های الکتریکی سیستم متصل می‌شود.
دیفیوزر (Nozzle/Diffuser)
دیفیوزر مجموعه‌ای از سوراخ‌ها دارد که به‌صورت افقی یا به شکل مخروطی هستند. این سوراخ‌ها برای پاشش سوخت به‌داخل سیلندر و ایجاد مخلوط هوا و سوخت مورد استفاده‌قرار می‌گیرند.
سولنوئید (Solenoid)
برخی از انژکتورها دارای یک سولنوئید الکتریکی هستند. که توسط سیگنال الکتریکی کنترل می‌شود. این درایو باعث باز و بسته‌شدن سوراخ‌های پاشش می‌شود.
پیستون (Piston)
پیستون درون بدنه انژکتور حرکت می‌کند. و این حرکت، سوخت را از داخل مخزن به‌سمت سولنوئید و سپس به‌سوراخ‌های پاشش هدایت می‌کند.
سنسور فشار
برخی از انژکتورها دارای سنسور فشار هستند که فشار سوخت را نظارت می‌کند.
الکترومگنت
برخی از انژکتورها دارای الکترومگنت هستند. که با تغییر میدان مغناطیسی، حرکت پیستون را کنترل می‌کند.
نحوه کار سیستم انژکتور
در فرآیند نحوه‌کار سیستم انژکتور، اطلاعات از سنسورها (مانند سنسور فشار، سنسور دریچه گاز، و سنسور اکسیژن) به ECU ارسال می‌شوند. تا شرایط موتور بهینه‌سازی شود. این تنظیمات از جمله زمان باز بودن انژکتور، میزان سوخت، و زمان احتراق، توسط ECU براساس اطلاعات دریافتی به‌صورت پویا تنظیم می‌شوند:
تامین سوخت
پمپ بنزین سوخت را از مخزن به‌سیستم سوخت‌رسانی می‌فرستد.
ورود سوخت به انژکتور
سوخت با فشار ثابت وارد انژکتور می‌شود و در فیلتر ورودی انژکتور تصفیه‌می‌شود.
کنترل الکتریکی
ECU (واحد کنترل الکترونیکی) به‌انژکتور دستورات الکتریکی می‌دهد. این دستورات میزان سوخت، زمان تزریق، و سایر پارامترهای مرتبط را تعیین می‌کنند.
پاشش سوخت
با دریافت دستور الکتریکی، سیستم انژکتور سوخت را با فشار بالا و به‌دقت به‌داخل سیلندر یا منیفولد هوا پاشیده و مخلوط سوخت و هوا را ایجاد می‌کند.
کنترل هوا
در همین حین، دریچه هوا توسط ECU و سنسورهای مربوطه کنترل می‌شود. این دریچه متحرک، حجم هوای وارد شده‌را تنظیم می‌کند.
ترکیب و پاشش
در نهایت، انژکتور با ترکیب دقیق سوخت و هوا، مخلوط را به‌صورت غبار یا پودر دقیق داخل محفظه احتراق به وسیله سوزن انژکتور پاشش می‌کند.
انواع پاشش در سیستم انژکتور
سیستم های پاشش سوخت تک نقطه‌ای
در این نوع سیستم، یک انژکتور برای هر چهار سیلندر موتور وجود دارد. این انژکتور، سوخت مورد نیاز موتور را درون منیفولد سوخت پاشش می‌کند. با وجود حضور واحد کنترل الکترونیکی، شرایط بهتری برای انتقال سوخت به‌محفظه احتراق ایجاد می‌شود.
سیستم های پاشش سوخت چند نقطه‌ای
در این سیستم‌ها، برای هر سیلندر یک انژکتور درنظر گرفته‌می‌شود. این انژکتورها روی یک ریل سوخت نصب شده‌اند. و سوخت مورد نیاز موتور را مستقیماً پشت سوپاپ‌های سوخت تزریق می‌کنند. این سیستم‌ها به‌علت کمتر شدن تغییرات در شرایط سوخت پس از پاشش و استفاده‌از ریل سوخت، بهبودی در عملکرد سوخت‌رسانی دارند.
سیستم های پاشش مستقیم سوخت
هدف اصلی از این نوع سیستم، کاهش تغییرات در شرایط سوخت قبل از ورود به‌سیلندرهاست. در اینجا، انژکتورها سوخت مورد نیاز برای احتراق را بدون واسطه‌و مستقیماً درون سیلندرها تزریق می‌کنند. این سیستم باعث بهبود کارایی و بهینه‌سازی شرایط سوخت درون سیلندرها می‌شود.
تعریف موتورهای کاربراتوری
موتورهای کاربراتوری از سیستم سوخت‌رسانی کاربراتور استفاده‌می‌کنند. همانند سیستم انژکتور، کاربراتور نیز وظیفه‌اصلی تهیه مخلوط مناسبی از هوا و سوخت را برای شرایط مختلف کاری موتور دارد. عملکرد کاربراتور به‌ایجاد خلا در مجرای خروجی سوخت نیاز دارد. که این کار توسط ونتوری، بخشی از بدنه‌کاربراتور، انجام می‌شود.
زمانی که صفحه گاز باز می‌شود، هوا از سیلندر به‌داخل کاربراتور وارد می‌شود و در آن حرکت می‌یابد. ونتوری، قسمتی از کاربراتور، با ایجاد خلا و کاهش سطح مقطع هوا را افزایش سرعت می‌دهد. این افزایش سرعت هوا منجر به‌کاهش فشار ونتوری می‌شود. و مکش ایجاد می‌کند. با اتصال مجرای سوخت به‌این بخش، سوخت با هوا مخلوط شده‌و به‌سوی سیلندرها روانه‌می‌شود. تا اشتعال و احتراق صورت بگیرد.
این اجزا و تنظیمات مختلف به‌کاربراتور این امکان را می‌دهند که مخلوط سوخت و هوا را به‌طور دقیق تر تنظیم کرده و با تغییرات در شرایط کاری موتور، عملکرد بهینه را حفظ کند.
موتورهای انژکتوری
موتورهای انژکتوری از یک نوع سوخت‌رسانی پیشرفته بهره‌می‌برند که به‌وسیله‌ی انژکتورها سوخت را تحت فشار را به‌سیلندرها تزریق می‌کنند. این تکنولوژی از سال ۱۸۵۸ معرفی شده‌است. و تا کنون تحولات بسیاری را پشت سر گذاشته‌است. موتورهای انژکتوری عملکرد مشابهی با موتورهای کاربراتوری دارند. اما به‌دلیل اجزا و فناوری‌های پیشرفته، عملکرد دقیق‌تر و بهینه‌تری دارند. در موتورهای انژکتوری، دو نوع سیستم تزریق سوخت وجود دارد:
سیستم سوخت رسانی مستقیم
این سیستم، سوخت را به‌صورت مستقیم و تحت فشار بالا به‌داخل سیلندر تزریق می‌کند. یکی از نوع‌های این سیستم، سیستم پاشش مستقیم سوخت (GDI) است که با تزریق سوخت مستقیماً در سیلندر، بهبودی در عملکرد و کارایی موتور را فراهم می‌کند. این سیستم با کاهش تغییرات در شرایط سوخت ورودی به‌سیلندر، باعث افزایش راندمان و کاهش مصرف سوخت می‌شود.
سیستم سوخت رسانی غیر مستقیم
این سیستم دارای دو نوع تکی و چندگانه است. در سیستم پاشش سوخت تکی (SPFI)، یک انژکتور برای تعداد سیلندرهای موتور به‌کار می‌رود. در سیستم پاشش سوخت چندگانه (MPFI)، برای هر سیلندر یک انژکتور استفاده‌می‌شود. و این سیستم امروزه‌بیشتر مورد استفاده‌قرار می‌گیرد. MPFI نسبت به SPFI عملکرد بهتری دارد. و سوخت با شرایط بهتری وارد سیلندرها می‌شود.
تفاوت خودرو انژکتوری و کاربراتوری
درمورد فرق اصلی بین خودروهایی که سیستم انژکتور دارند و خودروهای کاربراتوری، می‌توان به‌موارد زیر اشاره‌کرد:
روش سوخت‌رسانی
انژکتوری: سوخت به‌صورت مستقیم و تحت فشار به سیلندرهای موتور تزریق می‌شود.
کاربراتوری: سوخت و هوا در کاربراتور ترکیب و سپس به‌صورت مخلوط به‌موتور ارسال می‌شود.
کنترل سوخت
انژکتوری: سوخت توسط یک سیستم الکترونیکی دقیق کنترل می‌شود که معمولاً شامل حسگرها و انژکتورهای الکترونیکی است.
کاربراتوری: کاربراتور با استفاده‌از مکانیسم‌های مکانیکی میزان سوخت را تنظیم می‌کند.
کارایی سوخت‌رسانی
انژکتوری: سیستم انژکتوری به‌دقت و بازدهی بیشتری در استفاده‌از سوخت می‌افزاید.
کاربراتوری: کارایی آن ممکن است در مواقعی که نیاز به‌تغییر در مخلوط سوخت و هوا وجود داشته‌باشد، کاهش یابد.
پایداری سیستم
انژکتوری: سیستم سوخت‌رسانی انژکتوری معمولاً پایدارتر است و در برابر تغییرات آب و هوا، ارتفاع و شرایط مختلف عملکرد بهتری دارد.
کاربراتوری: این سیستم ممکن است در شرایط متغیر و دمای متفاوت مشکل داشته‌باشد و نیاز به‌تنظیمات دوره‌ای داشته باشد.
سوالات متداول
آیا سیستم انژکتوری مناسب‌تر برای شرایط هوایی مختلف است؟
بله، سیستم انژکتوری به دلیل کنترل دقیق بر روی مقدار سوخت در شرایط مختلف، بهترین عملکرد را در شرایط هوایی متغیر ارائه می‌دهد.
آیا نصب سیستم انژکتوری باعث افزایش قدرت موتور می‌شود؟
بله، با بهبود راندمان احتراق و توزیع یکنواخت سوخت به سیلندرها، سیستم انژکتوری می‌تواند قدرت خروجی موتور را افزایش دهد.
آیا عدم نیاز به گرم کردن منیفولد در سیستم انژکتوری مزایایی دارد؟
بله، عدم نیاز به گرم کردن منیفولد در سیستم انژکتوری باعث افزایش حجم هوای وارد شده به سیلندرها، افزایش راندمان حجمی موتور و در نتیجه افزایش قدرت موتور می‌شود.
چگونه سیستم انژکتوری به کنترل موتور در شرایط مختلف کمک می‌کند؟
با استفاده از سنسورها و انژکتورهای الکترونیکی، سیستم انژکتوری به دقت بیشتری در کنترل موتور در شرایط مختلف کاری از جمله شرایط هوایی، دما و فشار، کمک می‌کند.
نتیجه گیری
از تحولات فناوری در زمینه سوخت‌رسانی خودروها، سیستم‌های انژکتوری به‌عنوان یک جایگزین پیشرفته برای سیستم‌های کاربراتوری مطرح شده‌اند. با افزایش دقت در کنترل مصرف سوخت، بهبود راندمان حرارتی، و امکان کنترل دقیق موتور در شرایط مختلف، سیستم‌های انژکتوری به‌عنوان یک گزینه‌کارآمد در خودروهای مدرن ثابت قدم ایستاده‌اند.
