سیستم سوخت رسانی انژکتور چند نقطه ای (Port Fuel Injection)
سیستم سوخت رسانی یکی از اجزای حیاتی در موتورهای احتراق داخلی است که نقش بسیار مهمی در عملکرد بهینه، مصرف سوخت و کاهش آلایندگی ایفا میکند. یکی از پیشرفتهترین سیستمهای سوخت رسانی، سیستم انژکتور چند نقطهای یا Port Fuel Injection (PFI) است. این فناوری در مقایسه با کاربراتورها و سیستمهای تزریق سوخت تک نقطهای، تحولی در دقت و راندمان تامین سوخت ایجاد کرده است.
مقدمهای بر سیستمهای انژکتور چند نقطهای
در سیستمهای انژکتور چند نقطهای، به جای تزریق سوخت از یک نقطه مرکزی، هر سیلندر موتور یک انژکتور اختصاصی دارد که سوخت را به صورت مستقیم و دقیقتر به مجرای هوا (پورت هوا) در داخل منیفولد ورودی تزریق میکند. این روش باعث میشود مخلوط هوا و سوخت به صورت یکنواخت و بهینه برای احتراق وارد سیلندر شود.
تاریخچه و توسعه
سیستمهای PFI از اواخر دهه ۱۹۷۰ و اوایل ۱۹۸۰ به عنوان جایگزین سیستمهای کاربراتوری وارد بازار خودروها شدند. با افزایش قوانین آلایندگی و نیاز به بهبود مصرف سوخت، این نوع انژکتورها به سرعت در موتورهای بنزینی جایگزین کاربراتورها و تزریق تک نقطهای شدند.
ساختار و عملکرد سیستم سوخت رسانی انژکتور چند نقطهای
اجزای اصلی سیستم PFI
- انژکتورهای سوخت: معمولاً از نوع سوزنی و الکترونیکی که وظیفه تزریق سوخت به منیفولد ورودی را دارند.
- منیفولد ورودی هوا: لوله یا کانالی که هوا را به هر سیلندر هدایت میکند و نقطه تزریق سوخت در آن قرار دارد.
- پمپ سوخت: تامین فشار مورد نیاز سوخت برای عملکرد انژکتورها.
- سنسورها: نظیر سنسور دما، سنسور موقعیت شفت میل بادامک، سنسور فشار هوای منیفولد (MAP)، و سنسور دبی هوا (MAF) که اطلاعات لازم را به واحد کنترل موتور (ECU) ارسال میکنند.
- واحد کنترل الکترونیکی (ECU): مغز مرکزی سیستم که با دریافت اطلاعات حسگرها زمانبندی و میزان تزریق سوخت را کنترل میکند.
فرآیند تزریق سوخت
در سیستمهای PFI، سوخت توسط انژکتور به صورت پالسهای نازک و با فشار بالا وارد منیفولد ورودی میشود. این سوخت در مجاورت جریان هوا، به صورت بخار درآمده و مخلوط یکنواخت و قابل کنترل هوا-سوخت را ایجاد میکند. سپس این مخلوط وارد سیلندر شده و در مرحله انفجار شعلهور میگردد.
زمانبندی تزریق سوخت
یکی از شاخصهای مهم در کارایی سیستم PFI، زمانبندی صحیح تزریق سوخت است. چند روش معمول برای تعیین زمان تزریق عبارتند از:
- تزریق پیش از سوپاپ ورودی (Continuous Injection): تزریق سوخت قبل از باز شدن سوپاپ هوا.
- تزریق در باز بودن سوپاپ ورودی (Timed Injection): تزریق سوخت فقط زمانی که سوپاپ هوا باز است.
- تزریق چند بار در هر چرخه (Multi-Pulse Injection): تزریق چندین نوبت سوخت در هر چرخه موتور برای کنترل دقیقتر مخلوط و کاهش آلایندگی.
مزایا و معایب سیستم سوخت رسانی انژکتور چند نقطهای
مزایا
- افزایش راندمان احتراق: پخش یکنواخت سوخت باعث ترکیب بهتر هوا و سوخت و افزایش کارایی موتور میشود.
- کاهش مصرف سوخت: تزریق دقیق به کاهش مصرف سوخت و بهبود امتیاز اقتصادی خودرو منجر میشود.
- کاهش آلایندگی: به دلیل احتراق بهتر، میزان انتشار گازهای مضر مثل CO و HC کاهش مییابد.
- کنترل بهتر موتور: با استفاده از سنسورها و ECU، شرایط مختلف رانندگی قابل کنترل و تنظیم هستند.
- کاهش انتشار صدای موتور: احتراق نرمتر و کنترل شده منجر به کاهش نویز و ارتعاشات موتور میشود.
معایب
- پیچیدگی فنی و هزینه بیشتر: وجود انژکتورهای متعدد و سیستم الکترونیکی کنترل، هزینه و پیچیدگی ساخت را افزایش میدهد.
- حساسیت به کیفیت سوخت و آلایندهها: استفاده از سوختهای نا مرغوب یا وجود ناخالصی در سوخت باعث گرفتگی انژکتورها میشود.
- نیاز به نگهداری بیشتر: جهت حفظ عملکرد مطلوب، تمیزکاری و تست دورهای انژکتورها احتیاج است.
مقایسه سیستم انژکتور چند نقطهای با دیگر سیستمهای سوخت رسانی
انژکتور تک نقطهای (Throttle Body Injection)
در این سیستم، سوخت تنها از یک انژکتور مشترک در کنار دریچه گاز تزریق میشود. برخلاف سیستم PFI، دقت و یکنواختی سوخترسانی پایینتر است و اختلاط سوخت و هوا کمتر بهینه است. مزایای آن هزینه کمتر و ساختار سادهتر است اما در راندمان و آلایندگی ضعیفتر از سیستم چند نقطهای عمل میکند.
انژکتور مستقیم سوخت (Direct Injection)
در سیستم تزریق مستقیم، سوخت مستقیماً داخل سیلندر تزریق میشود و مخلوط هوا-سوخت در داخل محفظه احتراق شکل میگیرد. این سیستم نسبت به PFI پیچیدهتر و گرانتر است اما دارای بالاترین راندمان و کمترین میزان آلایندگی میباشد.
کاربردهای سیستم سوخت رسانی انژکتور چند نقطهای در خودروها
امروزه سیستم تزریق پورت یکی از رایجترین انواع سیستمهای سوخت رسانی در خودروهای بنزینی سطح متوسط و اقتصادی است. تولیدکنندگان خودرو از این فناوری برای ارتقاء عملکرد موتور، کاهش مصرف سوخت و رعایت استانداردهای آلایندگی استفاده میکنند.
نمونه های صنعتی و تولیدی
- خودروهای کمپانی تویوتا: مدلهای مختلفی مانند Corolla و Camry با سیستم انژکتور چند نقطهای مجهز شدهاند.
- خودروهای هیوندای و کیا: اغلب موتورهای بنزینی این برندها از PFI بهره میبرند.
- موتورسیکلتها و خودروهای سبک: جهت بهبود مصرف سوخت و کاهش آلایندگی در موتورسیکلتها نیز به کار رفته است.
نکات فنی مهم و نگهداری سیستم انژکتور چند نقطهای
نکات فنی
- فشار کاری انژکتورها: معمولاً بین ۲ تا ۵ بار فشار برای تزریق سوخت استفاده میشود که بسته به طراحی موتور متفاوت است.
- زمانبندی تزریق: دقت در هماهنگی با سرعت موتور و میزان گاز دریافتی برای جلوگیری از ناک و افزایش بازدهی ضروری است.
- جریان سوخت: جریان بهینه سوخت باید مطابق با نیاز موتور و شرایط محیطی تنظیم شود.
نگهداری و عیبیابی
- تمیز نگه داشتن انژکتورها با استفاده از افزودنیهای مخصوص سوخت.
- بررسی سنسورها و واحد ECU برای تشخیص نارساییهای احتمالی.
- بازرسی دورهای پمپ سوخت و خطوط سوخترسانی.
- تشخیص علائم گرفتگی یا خرابی انژکتورها با دستگاه دیاگ یا تست دستی.
نتیجهگیری
سیستم سوخت رسانی انژکتور چند نقطهای (PFI) با توجه به دقت تزریق سوخت و ترکیب بهینه هوا-سوخت، نقشی کلیدی در افزایش راندمان موتورهای بنزینی و کاهش آلایندگی داشته است. با وجود برخی محدودیتهای هزینهای و نیاز به نگهداری دقیق، این فناوری همچنان به عنوان راهکار اصلی در سطح متوسط بازار خودرو به شمار میرود. پیشرفتهای بعدی در سیستمهای تزریق مستقیم سوخت، تحول جدیدی را رقم زدهاند اما سیستم PFI همچنان به دلیل سادگی نسبی و عملکرد قابل قبول، مورد استفاده گسترده قرار میگیرد.