سیستم سوخت رسانی دیزل - تامین فشار پایین
سیستم سوخترسانی در موتورهای دیزل نقش حیاتی در عملکرد، کارایی و دوام موتور ایفا میکند. یکی از بخشهای مهم این سیستم، تأمین فشار پایین سوخت است که پیششرط عملکرد صحیح و بهینه بخشهای فشار بالاتر سیستم سوخترسانی است. هدف این مقاله بررسی جامع سیستم تأمین فشار پایین در موتورهای دیزل، اجزای آن، مکانیسم عملکرد، مشکلات شایع و روشهای بهینهسازی عملکرد آن است.
مقدمهای بر سیستم سوخترسانی دیزل
موتورهای دیزل برخلاف موتورهای بنزینی، نیازمند تزریق سوخت تحت فشار بالا درون فضای احتراق هستند تا احتراق خودبهخودی سوخت و هوا حاصل شود. به همین دلیل سیستم سوخترسانی دیزل از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
- تأمین فشار پایین: جابهجایی سوخت از باک به پمپ فشار بالا
- تأمین فشار بالا: ایجاد فشار بسیار بالا برای تزریق دقیق به داخل سیلندر
سیستم تأمین فشار پایین مسئول انتقال و پالایش اولیه سوخت است که نقش کلیدی در عملکرد مطلوب کل سیستم سوخترسانی دارد.
اجزای اصلی سیستم تأمین فشار پایین
ساز و کار تأمین فشار پایین در موتورهای دیزل معمولاً از چهار جزء مهم تشکیل شده است:
1. مخزن سوخت (Tank)
مخزن سوخت محلی برای ذخیره سوخت دیزل است. طراحی مخزن معمولاً به گونهای است که از ورود آلودگی و هوا به سوخت جلوگیری کند. ظرفیت مخزن بسته به نوع خودرو و کاربرد موتور متفاوت است.
2. پمپ تغذیه (Lift Pump)
پمپ تغذیه مهمترین عنصر در تأمین فشار پایین است. وظیفه آن انتقال سوخت از مخزن به فیلتر سوخت یا مستقیماً به پمپ فشار بالا میباشد. پمپهای تغذیه معمولاً به دو دسته مکانیکی و الکتریکی تقسیم میشوند:
- پمپ مکانیکی: توسط میللنگ یا میل بادامک موتور به حرکت درمیآید و فشار کم (معمولاً بین 2 تا 5 بار) تولید میکند.
- پمپ الکتریکی: کاربردش در انواع مدرن موتورهای دیزل بیشتر است و قابلیت تنظیم فشار و دبی سوخت را دارد.
3. فیلتر سوخت (Fuel Filter)
از فیلتر سوخت برای حذف ناخالصیها مانند ذرات گرد و غبار، رسوبات و آب استفاده می شود. وجود فیلتر مناسب به حفظ کارکرد صحیح پمپها و انژکتورها کمک میکند. فیلترها معمولاً شامل فیلتر اصلی و فیلتر ثانویه (واترسپراتور) هستند.
4. لولهها و اتصالات فشار پایین
مسیر سوخت از مخزن تا ورود به پمپ فشار بالا از طریق لولهها و شیلنگهای مخصوص فشار پایین عبور میکند. این خطوط باید از نظر مقاومت در برابر فشار، خوردگی و نفوذ هوا، استاندارد باشند تا از نشت و خراب شدن سوخت جلوگیری نمایند.
طراحی و عملکرد سیستم تأمین فشار پایین
سیستم گردش سوخت
سوخت از مخزن توسط پمپ تغذیه کشیده شده و به سمت فیلتر سوخت هدایت میشود. پس از پالایش، سوخت در فشار پایین به پمپ فشار بالا وارد شده و در آنجا فشرده و به انژکتورها ارسال میشود. در برخی از طرحها، جهت جلوگیری از برگشت سوخت، یک شیر غیر بازگشتی (check valve) در قسمت خروجی پمپ قرار میگیرد.
فشار مورد نیاز و کنترل آن
فشار مطلوب در سیستم تامین فشار پایین معمولاً بین 1.5 تا 5 بار بسته به طراحی موتور است. فشار کمتر از حد لازم باعث ورود هوا و وقفه در تزریق سوخت میشود. فشار بیش از حد نیز موجب آسیب به لولهها و اتصالات خواهد شد. برای کنترل فشار، برخی خودروها از رگلاتورهای فشار پایین یا سنسورهای فشار بهره میبرند تا عملکرد پمپ الکتریکی را بهینه کنند.
نقش پمپ الکتریکی در سیستمهای مدرن
در سیستمهای سوخترسانی Common Rail که عملکرد دقیق و کنترل شده تزریق سوخت حیاتی است، پمپ تغذیه الکتریکی با تنظیم دور و فشار، سوخت تمیز و با فشار مناسب را به پمپ فشار بالا میرساند. این پمپ میتواند سرعت و فشار سوخت را متناسب با شرایط مختلف کاری موتور تغییر دهد که منجر به کاهش مصرف سوخت و آلایندگی میشود.
مشکلات رایج و راهکارهای رفع آنها
ورود هوا به سیستم
یکی از مشکلات رایج در سیستم تأمین فشار پایین، ورود هوا به خط سوخت است که باعث ایجاد حفره و افت فشار در بخش تزریق میشود. علتها عبارتند از:
- شلنگها و اتصالات ناسالم یا ترکخورده
- خرابی یا استهلاک پمپ تغذیه
- خالی شدن مخزن سوخت
راهکار: تعویض شیلنگها، اطمینان از سالم بودن اتصالات، بررسی و تعویض پمپ و پر کردن مخزن سوخت
آلودگی و گرفتگی فیلتر سوخت
رسوبات، ذرات معلق و آب موجود در سوخت دیزل میتواند باعث عملکرد ناقص فیلتر سوخت و کاهش فشار سوخت دریافتی شود.
راهکار: تعویض دورهای فیلتر سوخت و اطمینان از استفاده از سوخت با کیفیت مطابق با استانداردها
خرابی پمپ تغذیه
پمپ تغذیه ممکن است بر اثر ساییدگی، خرابی یاتاقانها، خرابی الکتروموتور (در پمپهای الکتریکی) و یا نشتی داخلی دچار افت فشار و اختلال در سوخترسانی شود.
راهکار: بازدید دورهای پمپ، اطمینان از سلامت سیمکشی و اتصالات الکتریکی و در صورت لزوم تعویض پمپ
اهمیت نگهداری سیستم تامین فشار پایین
به دلیل وظیفه حیاتی این سیستم در تأمین سوخت پاک و با فشار مطلوب، نگهداری دورهای آن تأثیری مستقیم در افزایش عمر موتور و بهبود عملکرد کلی دارد. نکاتی نظیر:
- تعویض به موقع فیلترها
- بررسی سلامت پمپ و خطوط سوخت
- بازرسی جهت عدم نشتی و ورود هوا
- استفاده از سوخت با کیفیت و مناسب فصل
همگی از عوامل کلیدی در حفظ کارکرد سیستم تأمین فشار پایین هستند که سبب کارکرد بهتر سیستم سوخترسانی در موتور دیزل میشوند.
مثال فنی: سیستم تامین فشار پایین در موتور دیزل Common Rail
در موتورهای دیزل مجهز به سیستم Common Rail، پمپ تغذیه الکتریکی سوخت را با فشار حدود 3 تا 5 بار به پمپ فشار بالای ریل مشترک منتقل میکند. با توجه به حساسیت تزریق و فشارهای بسیار بالا (حدود 1600 بار و بیشتر) در ریل Common Rail، هر اختلال و افت فشار در بخش تامین فشار پایین میتواند منجر به کاهش دقت تزریق و حتی روشن نشدن موتور شود.
این سیستمها عموماً دارای مدار کنترل الکتریکی (ECU) هستند که با سنسورهای فشار و دما، میزان عملکرد پمپ الکتریکی را بهینه کرده و شرایط اضطراری را تشخیص میدهد. در صورتی که فشار تامین پایین کاهش یابد، هشدار به راننده داده شده و معمولا موتور به حالت اضطراری میرود تا آسیب جدی به موتور وارد نشود.
نتیجهگیری
سیستم تامین فشار پایین در موتورهای دیزل یک بخش کلیدی و تعیینکننده در موفقیت سیستم سوخترسانی کل موتور به شمار میرود. طراحی صحیح، نگهداری به موقع و استفاده از قطعات با کیفیت در این بخش به طور مستقیم بر مصرف سوخت، آلایندگی، عملکرد و طول عمر موتور تاثیرگذار است. با توجه به پیچیدگی و حساسیت این سیستم، تکنسینها باید دانش فنی کافی در این حوزه داشته و به صورت دورهای این سیستم را بررسی و بهینهسازی نمایند.