مدار سوخترسانی سیستم پاشش چندنقطهای خودرو
سیستم پاشش چندنقطهای (Multi-Point Fuel Injection یا MPFI) یکی از پیشرفتهترین و متداولترین فناوریهای عرضه سوخت به موتور خودروهای درونسوز است. این سیستم با دقت بالا و کنترل الکترونیکی، بهبود عملکرد موتور، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی را ممکن میسازد. کلید موفقیت سیستم MPFI، مدار سوخترسانی دقیق و هماهنگ آن است که سوخت را به صورت بهینه به هر سیلندر موتور منتقل میکند. در این مقاله، به بررسی جامع مدار سوخترسانی سیستم پاشش چندنقطهای پرداخته و ابعاد فنی، اجزا، عملکرد و مزایای آن را کاملاً تشریح خواهیم کرد.
۱. مقدمهای بر سیستم پاشش چندنقطهای
در گذشته خودروها سوخت را به صورت کاربراتوری یا سیستم پاشش تکنقطهای دریافت میکردند که باعث اختلال در توزیع سوخت و کاهش راندمان موتور میشد. سیستم MPFI این مشکل را با نازلهای پاشش سوخت اختصاصی به هر سیلندر حل کرده است.
تعریف و عملکرد پایه سیستم MPFI
سیستم MPFI شامل تعدادی انژکتور در مسیر ورودی هر سیلندر است که سوخت را به صورت پاششی و تحت فشار به داخل منیفولد هوا تزریق میکند. این سیستم به کمک حسگرهای مختلف، واحد کنترل الکترونیکی (ECU) سوخت را با دقت تنظیم میکند.
۲. اجزای اصلی مدار سوخترسانی سیستم پاشش چندنقطهای
۲-۱. مخزن سوخت
سوخت مورد نیاز خودرو در مخزن سوخت ذخیره میشود. مخزن باید از جنس مقاوم در برابر خوردگی و نشتی باشد.
۲-۲. پمپ سوخت (Fuel Pump)
وظیفه پمپ سوخت، انتقال سوخت از مخزن به مدار فشار بالا است. در سیستم MPFI معمولاً از پمپهای الکتریکی درون مخزنی استفاده میشود که وظیفه ایجاد فشار مداوم و یکنواخت در مدار را بر عهده دارند.
۲-۳. فیلتر سوخت
فیلتر سوخت جهت حذف ناخالصیها و ذرات معلق در مسیر سوختجاری قرار میگیرد تا از آسیب رسیدن به انژکتورها جلوگیری کند.
۲-۴. رگولاتور فشار سوخت (Fuel Pressure Regulator)
این قطعه وظیفه حفظ فشار ثابت و مورد نیاز در مدار سوخترسانی را دارد. در مدار MPFI معمولاً فشار در حدود 3 تا 4 بار (45 تا 60 psi) تنظیم میشود.
۲-۵. انژکتور (Injector)
انژکتورها قطعات الکترومکانیکی هستند که سوخت تحت فشار را به صورت قطرهای یا مهآلود در ورودی هر سیلندر پاشش میکنند. هر انژکتور به طور مستقل و بر اساس فرمان ECU، در زمانبندی دقیق باز و بسته میشود.
۲-۶. واحد کنترل الکترونیکی (ECU)
مغز متفکر سیستم MPFI، ECU است که با دریافت اطلاعات از حسگرهای مختلف، زمان و مقدار تزریق سوخت توسط انژکتورها را تنظیم میکند.
۳. مراحل عملکرد مدار سوخترسانی سیستم MPFI
۳-۱. ارسال سوخت از مخزن به پمپ
وقتی موتور روشن میشود، پمپ الکتریکی شروع به کار کرده و سوخت را از مخزن به سمت فیلتر سوخت انتقال میدهد.
۳-۲. پالایش و تنظیم فشار سوخت
سوخت از فیلتر عبور کرده و ناخالصیها گرفته میشود. سپس به رگولاتور فشار میرسد که فشار سوخت را روی سطح مطلوب نگه میدارد تا برای تزریق مناسب باشد.
۳-۳. پاشش سوخت در نازل انژکتور
انژکتورها در زمانهای دقیقی که ECU تعیین میکند فعال میشوند و سوخت را به صورت پودر یا مه ریز به داخل منیفولد ورودی هر سیلندر میپاشند. این فرآیند باعث اختلاط سوخت با هوا و تشکیل مخلوط قابل انفجار میگردد.
۳-۴. بازخورد و تصحیح مصرف
حسگرهای اکسیژن (Lambda)، فشار منیفولد، دمای موتور و موقعیت دریچه گاز اطلاعات را به ECU ارسال میکنند تا در لحظه محاسبه و تصحیح حجم تزریق سوخت اتفاق بیفتد.
۴. حسگرهای مهم مدار سوخترسانی در سیستم MPFI
۴-۱. حسگر موقعیت دریچه گاز (TPS)
TPS میزان بازشدگی دریچه گاز را نشان میدهد که نشانگر نیاز موتور به هوا و در نتیجه سوخت است.
۴-۲. حسگر دمای موتور (CTS)
دمای موتور را اندازه میگیرد تا ترکیب هوا و سوخت را در شرایط گرم یا سرد تنظیم کند.
۴-۳. حسگر فشار منیفولد (MAP)
فشار داخل منیفولد هوا را مانیتور میکند تا شرایط بارگذاری موتور مشخص شود.
۴-۴. حسگر اکسیژن (O2 Sensor)
مقدار اکسیژن در گازهای خروجی اگزوز را اندازه میگیرد تا نسبت هوا به سوخت تصحیح شود.
۵. مزایا و تفاوتهای سیستم پاشش چندنقطهای با سایر سیستمهای سوخترسانی
۵-۱. دقت بالا در توزیع سوخت
انژکتورهای جداگانه هر سیلندر، تزریق سوخت را به صورت جداگانه کنترل میکنند که این باعث میشود مخلوط سوخت و هوا بهینه و یکنواخت باشد.
۵-۲. مصرف سوخت بهینه
سیستم MPFI با تنظیم دقیق میزان سوخت، مصرف بهینه را ممکن میسازد و از هدررفت سوخت جلوگیری میکند.
۵-۳. کاهش آلایندگی
با کنترل به موقع سوخترسانی و ترکیب مناسب هوا و سوخت، آلایندگی گازهای خروجی کاهش مییابد و با استانداردهای محیط زیستی هماهنگتر است.
۵-۴. قابلیت تطبیق با شرایط مختلف موتور
به دلیل استفاده از حسگرهای گوناگون و ECU، سیستم MPFI قادر است خود را با شرایط جوی، بار موتور و دمای محیط تطبیق دهد.
۶. مشکلات و نگهداری مدار سوخترسانی سیستم MPFI
۶-۱. گرفتگی انژکتورها
رعایت کیفیت سوخت و تعویض فیلتر سوخت به موقع اهمیت دارد تا انژکتورها دچار گرفتگی نشوند.
۶-۲. خرابی پمپ سوخت
پمپ سوخت ممکن است به دلیل کارکرد طولانی یا آلودگی سوخت خراب شود که در این صورت فشار سوخت کاهش یافته و عملکرد موتور مختل میشود.
۶-۳. نشت سوخت در مدار
اتصالات و لولههای مدار سوخترسانی باید به دور از هرگونه نشتی و آسیب باشند تا خطر ایمنی کاهش یابد.
۶-۴. کالیبراسیون و برنامهنویسی ECU
ECU در صورت نیاز باید توسط ابزارهای تخصصی برنامهریزی یا کالیبره شود تا عملکرد بهینه و هماهنگی قطعات تضمین گردد.
۷. نمونههای فنی و مقایسه با سایر سیستمها
به عنوان مثال، در سیستمهای MPFI همانند موتورهای 4 سیلندر خطی، هر سیلندر به یک انژکتور اختصاصی مجهز است که این انژکتورها بر اساس سیگنال PWM از ECU فرمان میگیرند. زمان باز بودن انژکتور معمولاً بین 1 تا 10 میلیثانیه است و فشار یکسان در کل مدار حفظ میشود. با مقایسه با سیستم پاشش تکنقطهای (Throttle Body Injection)، سیستم MPFI امکان کنترل دقیقتر ترکیب سوخت و هوا را دارد که باعث افزایش توان موتور تا 10 درصد و کاهش مصرف سوخت تا 15 درصد میشود.
۸. نتیجهگیری
مدار سوخترسانی در سیستم پاشش چندنقطهای نقش حیاتی در کارکرد بهینه موتور دارد. این سیستم با استفاده از پمپ فشار بالا، فیلتر سوخت، رگولاتور فشار، انژکتورهای الکترونیکی و واحد کنترل الکترونیکی، سوخت را به صورت دقیق و هماهنگ به هر سیلندر تحویل میدهد. این عملکرد منجر به بهبود راندمان موتور، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی میشود. نگهداری صحیح و بررسی دورهای قطعات مدار سوخترسانی باعث حفظ کیفیت عملکرد سیستم و افزایش عمر موتور خواهد شد.