سیستم سوخت پاشی الکترونیکی انژکتوری

شرایط نسبت هوا-سوخت

سیستم سوخت رسانی باید، با تغییر شرایط بارگذاری و کار موتور، نسبت هوا-سوخت را تغییر دهد (شکل 1 ) . نسبت هوا- سوخت در حقیقت نسبت وزن هوا به وزن سوخت است . هرگاه 15 کیلوگرم هوا با 1 کیلوگرم سوخت مصرف شود گوییم نسبت هوا-سوخت 15:1 است. این نسبت را 15:1 می نویسند و پانزده به یک می خوانند.

برای روشن کردن موتور سرد به مخلوط غنی نیاز است. مخلوط غنی یعنی مخلوطی که مقدار سوخت آن نسبتا زیاد باشد . پس از آنکه موتور گرم شد می تواند با مخلوط فقیر کار کند. مخلوط فقیر مقدار کمتری سوخت دارد . مثلا مخلوطی با نسبت 13:1 مخلوط غنی است . مقدار سوخت در این مخلوط بیشتر از مقدار سوخت در مخلوط 17:1 است که مخلوطی فقیر تر شمرده می شود.

در شکل 1 نسبت های هوا-سوخت مورد نیاز یک موتور در شرایط مختلف نشان داده شده است. وقتی موتور سرد را روشن می کنیم به مخلوط غنی (در حدود 9:1) نیاز داریم. وقتی موتور درجا کار می کند مخلوط فقیر می شود و به حدود 12:1 می رسد.

شکل 1 – نسبت های معمول هوا-سوخت که موتور در شرایط مختلف نیاز دارد.

در سرعت های متوسط مخلوط باز هم فقیر تر می شود و به حدود 15:1 می رسد. اگر راننده دقیقا پدال گاز را تا آخر فشار دهد، دریچه گاز باز می شود و موتور به صورت ناگهانی هوای بیشتری دریافت می کند . سیستم سوخت رسانی باید سوخت بیشتری تامین کند تا مخلوط موقتا غنی شود. (در شکل 1 با خط چین نشان داده شده است)، در غیر این صورت موتور خاموش خواهد شد. مخلوط هوا-سوخت وقتی دریچه گاز کاملا باز باشد نیز غنی می شود.

هدف از تغییر نسبت هوا-سوخت آن است که همیشه مخلوط احتراق پذیر به سیلندر برسد . مثلا وقتی موتور سرد را روشن می کنیم مخلوط باید بسیار غنی باشد زیرا در این حالت، به سبب پایین بودن دما فقط بخشی از سوخت تبخیر می شود . با غنی سازی مخلوط، به اندازه کافی سوخت تبخیر خواهد شد که مخلوط احتراق پذیر شود.

نسبت استوکیومتری

 

نسبت ایده آل هوا-سوخت را نسبت استوکیومتری می نامند. این نسبت برای بنزین 14.7:1 است (شکل 2 ) . این نسبت ایده آل است زیرا نسبت اکسیژن هوا به هیدروکربن های موجود در بنزین درست به اندازه لازم برای احتراق کامل است. اگر نسبت هوا-سوخت کوچکتر (مثلا 14:1 ) باشد، به ازای اکسیژن موجود، سوخت اضافی داریم . اگر نسبت هوا-سوخت بزرگتر (مثلا 16:1) باشد ، آنگاه اکسیژن اضافی خواهیم داشت .

حفظ نسبت استوکیومتری در خودروهایی که مبدل کاتالیزوری دارند مهم است. این سیستم وقتی کارکرد بهینه دارد که موتور با نسبت ایده آل هوا-سوخت یعنی 14.7:1 کار کند (شکل 2). بنابراین وظیفه کامپیوتر موتور حفظ نسبت استوکیومتری برای مخلوط هوا-سوخت در حالتی است که دریچه گاز نیمه باز باشد . این وضعیت کار معمول موتور است.

شکل 2 – محدوده نسبت هوا-سوخت که نسبت باید در حوالی آن باقی بماند تا مبدل کاتالیزوری سه طرفه خوب کار کند.

نسبت هوا-سوخت و عملکرد موتور

سیستم سوخت رسانی باید مقدار سوخت و هوای ورودی به موتور را به دقت اندازه گیری کند. مخلوط هوا-سوخت بیش از حد فقیر (که سوخت به اندازه کافی ندارد)کاملا نمی سوزد . این مخلوط بیش از حد آلاینده تولید می کند ( شکل 2) و ممکن است راندن پذیری برای خودرو را کاهش دهد. مخلوط بیش از حد غنی (که سوخت اضافی دارد) نیز بیش از حد آلاینده تولید می کند.

در شکل 3 اثر غنی بودن سوخت بر توان موتور نشان داده شده است . وقتی مخلوط فقیر می شود توان موتور نیز کاهش می یابد.

سیستم های سوخت پاشی

آشنایی با سیستم های سوخت پاشی الکترونیکی

 

موتور خودرو هایی که در بخش عمده ای از سال 1980 و پس از آن تولید شده اند به سیستم کنترل الکترونیکی موتور مجهز است. در اسن سیستم از یک کامپیوتر برای کنترل سیستم جرقه زنی ، اندازه گیری سوخت و سایر سیستم های وابسته استفاده می شود. در بیشتر موتور ها، یک سیستم سوخت پاشی الکترونیکی کار اندازه گیری مقدار سوخت را بر عهده دارد . در موتور های شمع دار دو نوع از این سیستم ها به کار می رو که عبارت اند از :

شکل 3 – اثر غنی بودن مخلوط بر توان موتور و مصرف سوخت . با فقیر شدن مخلوط توان کاهش و مصرف سوخت ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد.

1-      سیستم سوخت راسانی چند دریچه ای که در هر دریچه بنزین یک سوخت پاش دارد (شکل 4 )

2-      سیستم سوخت پاشی در بدنه دریچه گاز که در آن یک یا دو سوخت پاش در بالای دریچه گاز قرار دارند (شکل 5)

در هر دو سیستم یک بنزین برقی سوخت تحت فشار را به سوخت پاش ها می رساند . وقتی کامپیوتر موتور به سوخت پاش سیگنال می فرستد، یک شیر سلونوئیدی در انتهای سوخت پاش باز می شود. فشار سبب پاشیده شدن سوخت می شود . وقتی مقدار کافی سوخت در هوای عبوری پاشیده شد، شیر سلونوئیدی بسته و سوخت پاشی قطع می شود.

شکل 4 – سیستم الکترونیکی سوخت پاشی در دریچه که در آن از حسگر جریان هوای گرداب کارمن استفاده شده است

شکل 5 – در سیستم سوخت پاشی در بدنه دریچه گاز ، سوخت پاش سوخت را در هوای عبوری از بدنه دریچه گاز می پاشد.

مقایسه سیستم های سوخت پاشی در دریچه بنزین و سوخت پاشی در بدنه دریچه گاز

سیستم های سوخت پاشی چندر دریچه ای یا سوخت پاشی در دریچه بنزین، در مقایسه با سیستم های سوخت پاشی در بدنه دریچه گاز، مخلوط هوا-سوخت یکنواخت تری به موتور می رسانند. مقدار سوختی که به هر سیلندر می رسد برابر است. بنابراین نسبت مخلوط هوا-سوخت در همه سیلندر ها یکسان است. در نتیجه مصرف سوخت کاهش مییابد، توان موتور افزایش می یابد و در عین حال آلایندگی اگزوز کمتر می شود.

اگرچه در سیستم سوخت پاشی در بدنه دریچه گاز به تعداد کمتری سوخت پاش و لوله های کوتاه تری برای سوخت رسانی نیاز هست، این سیستم دقت زیادی در متوازن کردن نسبت های هوا-سوخت بین سیلندر های مختلف ندارد. در این سیستم نیز، مانند سیستم کاربراتوری، ممکن است در گوشه های منیفولد بنزین حوضچه بنزین ایجاد شود. در نتیجه مخلوزی که به سیلندر های کناری می رسد غنیتر خواهد بود.

سیستم سوخت پاشی الکترونیکی

در شکل 6 اجزای یک سیستم ساده سوخت پاشی الکترونیکی نشان داده شده است. بیشتر سیستم های سوخت رسانی به شیوه الکترونیکی کنترل می شوند. کنترلگر این سیستم ها کامپیوتر موتور – مدول کنترل الکترونیکی یا مدول کنترل سیستم انتقال – است. این مدول را کامپیوتر همراه نیز می نامند زیرا همیشه همراه خودرو است.

بخش های مختلف موتور و سیستم سوخت رسانی حسگر هایی دارند که سیگنال های الکتریکی به مدول کنترل الکترونیکی می فرستد (شکل های 4 و 6) . هر حسگر وسیله ای است که سیگنالی از قبیل تغییر دما، فشار یا ولتاژ را دریافت می کند و در برابر آن واکنش نشان می دهد . بعضی از حسگر ها مقدار هوای ورودی را گذارش می دهند. سپس سوخت پاش ها را باز می کند تا مقدار مناسبی سوخت از آنها بیرون پاشیده شود و نسبت هوا-سوخت مطلوب ایجاد شود.

شکل 6 – سیستم ساده شده سوخت پاشی الکترونیکی که در آن از روش اندازه گیری سرعت-چگالی استفاده می شود.

اساس کار سیستم های سوخت پاشی الکترونیکی

سیستم سوخت پاشی الکترونیکی نوعی سیستم کنترل الکترونیکی است. این سیستم شامل حسگر ها یا وسایل ورودی، یک کنترل گر (بدون کنترل الکترونیکی یا مدول کنترل سیستم انتقال ) و کار انداز ها یا وسایل خروجی مختلفی هست که مدول کنترل الکترونیکی یا مدول کنترل سیستم انتقال آنها را اداره می کنند.

حسگر هایی که به مدول کنترل الکترونیکی گزارش می دهند عبارت اند از :

1-      دور موتور

2-      وضعیت دریچه گاز

3-      مکش منیفولد بنزین یا فشار مطلق منیفولد بنزین

4-      دمای آب موتور (شمع آب)

5-      مقدار و دمای هوای ورودی

6-      مقدار اکسیژن در دود خروجی

7-      فشار جو

مدول کنترل الکترونیکی همه این اطلاعات یا داده ها را به طور پیوسته دریافت می کند. سپس آنها را با داده های ذخیره شده در حافظه اش مقایسه می کند. پس از آن تصمیم میگیرد که چه وقت و به چه صورت سوخت پاش ها را باز کند. مثلا وقتی موتور در جا کار می کند ممکن است مدول کنترل الکترونیکی هربار سوخت پاش ها را فقط به مدت 0.002 ثانیه باز نگه دارد.

باز و بسته شدن سوخت پاش را چرخه کار سوخت پاش می نامند . مدت باز ماندن سوخت پاش ها نیز پهنای پالس سوخت پاش نامیده می شود. در شکل 7 نحوه تغییر مقدار سوخت پاشیده شده در نتیجه تغییر پهنای پالس نشان داده شده است. فرض کنید موتور به سوخت بیشتری احتیاج دارد زیرا پدال گاز فشرده شده و هوای بیشتری وارد سیلندر می شود. در این هنگام مدول کنترل الکترونیکی پهنای پالس را افزایش می دهد . در نتیجه هر بار که سوخت پاش ها باز می مانند مدت طولانی تری باز می مانند تا بتوانند سوخت اضافی را تامین کنند.

توجه : سیستمی که در بالا توصیف شده است سیستم پالسی است . در این سیستم سوخت پاش ها باز و بسته می شوند. سیستم سوخت پاشی پیوسته نوع دیگری از سیستم سوخت پاشی است . از این سیستم در موتور های معدودی استفاده می شود. در این سیستم سوخت پاش ها به طور پیوسته باز هستند با تغییر فشار سوخت مقدار سوخت پاشیده شده تغییر می کند.

شکل 7 – هرچه پهنای پالس بیشتر باشد، سوخت پاش مدت بیشتری باز می ماند و مقدار بیشتری سوخت می پاشد.

سوخت پاش های سلونئیدی

برای پاشیدن سوخت به درون هوای ورودی به موتور از دو نوع سوخت پاش استفاده می شود : سوخت پاش سلونوئیدی و سوخت پاش مکانیکی .

سوخت پاش سلونوئیدی (شکل 8 ) به وسیله مدول کنترل الکترونیکی خاموش و روشن می شود . سلونوئید برقی که در سوخت پاش ها قرار دارد آن را باز می کند و می بندد .این سلونوئید پیچک کوچکی دارد که وقتی ولتاژ به دو سر آن اعمال می شود خاصیت مغناطیسی پیدا می کند (شکل 7) این خاصیت سبب بالا رفتن آرمیچر می شود و آرمیچر سوزن سوخت پاش را از سوپاپ نشین خود بلند می کند تا وقتی این سوزن بالاست سوخت پاشیده می شود . وقتی ولتاژ قطع شد، پیچک خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهد . سپس فنر (شکل 8 ) سوزن را به جای خود بر می گرداند . در نتیجه پاشش سوخت قطع می شود.

شکل 7 – هرچه پهنای پالس بیشتر باشد ، سوخت پاش مدت بیشتری باز می ماند و مقدار بیشتری سوخت می پاشد .

شکل 8 – اندازه و ساختمان داخلی سوخت پاش سلونوئیدی.

در سیستم سوخت پاشی الکترونیکی،وقتی سوئیچ باز می شود،سوخت پاش بسته می ماند زیرا سیم زمین ندارد ومدارالکتریکی کامل نیست وقتی مدول کنترل الکترونیکی اتصال زمین را برقرارمی کند ومدارکامل می شود،سولنوئید فعال می شود.سپس سوخت پاش باز می شود وسوخت بیرون می پاشد.وقتی برق سولنوئید قطع می شود،پاشش سوخت هم متوقف می شود.در بیشتر سیستمهای سوخت پاشی در دریچۀ بنزین یا بدنۀ دریچه گاز از این روش برای کنترل سوخت پاش استفاده می شود.

نوع دیگری از سوخت پاش سولنوئیدی به جای سوزن سوخت پاش،سوپاپ ساچمه ای(شکل 3) دارد.طرز کار سوخت پاشهایی که سوپاپ ساچمه ای دارند،اساساً همان است که در بالا شرح دادیم.سوخت از طریق مجرای ورود سوخت،در کنار سوخت پاش،وارد می شود.سوپاپ ساچمه ای سوخت را از شیپور ه ای که شش روزنۀ پاشش کوچک دارد کنترل می کند.زاویۀ این روزنه ها نسبت به یکدیگر چنان است که به سوخت پاشیده شده حرکت گردبادی می دهد.در نتیجه سوخت با هوا بهتر مخلوط می شود.

شکل  9- سوخت پاش سولنوئیدی با مجرای سوخت جانبی وسیستم کنترل پاشش از نوع سوپاپ ساچمه ای وسوپاپ نشین.

در بسیاری از موتورها،سوخت پاش سوخت را به دریچه ای می رساند که فقط یک سوپاپ بنزین دارد.  دو روش سوخت پاشی در موتوری با دو سوپاپ بنزین نشان داده شده است.سوخت پاش ساده( شکل 10 الف سوخت پاش ساده ) با استفاده از فقط یک سوراخ،الگوی پاششی به شکل مخروطی پهن تولید می کند.سوخت پاش مضاعف( شکل 10 ب سوخت پاش مضاعف) دو سوراخ دارد.این سوراخها چنان در نوک سوخت پاش تعبیه شده اند که سوخت پاشیده شده از هرسوراخ به یکی از سوپاپهای بنزین می رسد.

شکل10- دوروش سوخت پاشی در موتورهایی که دو سوپاپ بنزین دارند.

9. سوخت پاشهای مکانیکی

در شکل 11  یک سیستم سوخت پاشی پیوسته نشان داده شده است.در این سیستم در هر دریچۀ بنزین یک سوخت پاش مکانیکی وجود دارد.این نوع سوخت پاش اساساً روزنه ای ثابت است که در سر آن یک سوزن قرار دارد که با فشار کار می کند(شکل  12 سوخت پاش مکانیکی مورد استفاده در سیستمهای سوخت پاشی پیوسته) مقدار سوختی که از این سوخت پاشیده می شود به فشار سوخت بستگی دارد.

 شکل 11- سیستم سوخت پاشی پیوستهٔ بوش kE که حسگر اکسیژن هم دارد.

در شکل 12 وضعیتهای باز وبستهٔ سوزن سوخت پاش مکانیکی نشان داده شده است.وقتی سوخت از سوخت پاش می گذرد سبب می شود که سوزن به سرعت باز وبسته شود.این لرزش که گاه می توان صدای آن را شنید،به پودر شدن سوخت،در ضمن کار موتور کمک می کند.وقتی سوئیچ را می بندیم پمپ بنزین برقی خاموش می شود وسوخت دیگر فشار ندارد.در این هنگام فنر به سوزن فشار وارد می آورد وآن را بسته نگه می دارد.در نتیجه سوخت به دریچهٔ بنزین نمی چکد.

شکل 12 سوخت پاش مکانیکی مورد استفاده در سیستمهای سوخت پاشی پیوسته

10. شیر راه اندازی سرد

هر دو سیستم سوخت پاشی نشان داده شده (شکل 11 ) و (شکل 13)  شیر راه اندازی سرد دارند.این شیر سوخت اضافی برای روشن کردن موتور سردرا تأمین می کند.ساختمان وطرز کاراین شیر مانند سوخت پاش سولنوئیدی است.برای جلوگیری از وارد شدن سوخت بیش از اندازه به موتور یا فلود کردن با استفاده از یک کلید زمانی-دمایی(شکل 14 ) مدت سوخت پاشی وشیر راه اندازی سرد را محدود می کنند.در شکلهای 11 و 13  محل شیر راه اندازی سرد وکلید زمانی-دمایی در دو سیستم مختلف سوخت پاشی نشان داده شده است.

شکل 13- سیستم سوخت پاشی الکترونیکی بوش که در آن از حسگر پره ای جریان هوا استفاده می شود.

شکل 14-کلید زمانی-دمایی مدت سوخت پاشی از شیر راه اندازی سرد محدود می کند.

کلید زمانی-دمایی(شکل 14 )یک تیغهٔ ترموستاتی،یک جفت کنتاکت ویک عنصر گرمکن دارد.وقتی موتور سرد است تیغهٔ ترموستاتی صاف است وکنتاکتها بسته اند.در این حالت،وقتی استارت می زنیم،شیر راه اندازی سرد سوخت می پاشد.با گرم شدن موتور تیغهٔ ترموستاتی خم می شود وکنتاکتها جدا می شوند.در نتیجه شیر راه اندازی سرد باز می شود ودیگر سوخت به آن نمی رسد.عنصر گرمکن این عمل را تسریع می کند.در نتیجه مدت کارکردن موتور با مخلوط بسیار غنی کاهش می یابد.

توجه:بیشتر سیستمهای سوخت پاشی پالسی نیازی به راه اندازی سرد ندارند.در این سیستمها،وقتی موتور سرد است،مدول کنترل الکترونیکی،با بیشتر باز نگه داشتن سوخت پاشها،هر بار که باز می شوند،مخلوط را غنیتر می سازد.در نتیجه سوخت بیشتری وارد هوا می شوند ومخلوط هوا-سوخت غنی که برای روشن کردن موتور سرد لازم است تأمین می شود.

حسگرها

11.حسگر وضعیت دریچهٔ گاز

دور موتور و وضعیت دریچهٔ گاز ورودیهای مهم مدول کنترل الکترونیکی اند(شکل 6)مدول کنترل الکترونیکی با اطلاع از وضعیت دریچهٔ گاز می تواند جریان سوخت را با جریان هوا متناسب سازد.در این صورت موتور مخلوط هوا-سوخت مناسبی دریافت می کند.وضعیت دریچهٔ گاز برای کنترل دور آرام والگوهای تعویض دنده در جعبه دنده های خودکار نیز اهمیت دارد.در بعضی موتورها،وقتی در هنگام دادن شتاب منفی به موتور،دریچهٔ گاز بسته می شود،مدول کنترل الکترونیکی جریان سوخت را قطع می کند.بدین ترتیب در هنگام دادن شتاب منفی مخلوط هوا-سوخت غنی وارد موتور نمی شود.

برای رساندن اطلاعات مربوط به وضعیت دریچهٔ گاز به مدول کنترل الکترونیکی،یک حسگر وضعیت دریچهٔ گاز روی بدنهٔ دریچهٔ گاز نصب می کنند(شکل 15 ).حسگر وضعیت دریچهٔ گاز پتانسیومتری است که به طورپیوسته یک سیگنال ولتاژ متغیر به مدول کنترل الکترونیکی می فرستد.پتانسومتر مقاومت متغیری است که حرکت مکانیکی را به ولتاژ تبدیل می کند.در حسگر وضعیت دریچهٔ گاز،این ولتاژ  مستقیماً به وضعیت دریچهٔ گازمربوط (یا با آن متناسب)است.وقتی راننده پایش را روی پدال گاز می فشارد دریچهٔ گاز باز می شود.هرچه دریچهٔ گاز بیشتر باز بماند،سیگنال ولتاژ که حسگر به مدول کنترل الکترونیکی می فرستد قویتر است.

شکل 15-دو نوع حسگر وضعیت دریچهٔ گاز،چرخان وخطی

در شکل 15  دو نوع حسگر وضعیت دریچهٔ گاز نشان داده شده است که عبارت اند از چرخان وخطی.هر دو حسگر پیچکی از سیم مقاوم یا هر مادهٔ مقاومت دار دیگر دارند که مستقیم (خطی) یا دایره ای است (  شکل 16 ) یک سر این پیچک به زمین وصل است.سر دیگر آن به ولتاژ اصلی 5 ولت وصل است که از مدول کنترل الکترونیکی می رسد.تیغهٔ لغزان متحرکی به محور دریچهٔ گاز متصل است و،با تغییر وضعیت دریچه،روی پیچک حرکت می کند.

شکل 16- نمودار سیمکشی حسگر چرخان وضعیت دریچهٔ گاز،که نشان می دهد چگونه با حرکت تیغهٔ متحرک روی سیم مقاومت دار، سیگنال ولتاژ ارسالی به مدول کنترل الکترونیکی تغییر می کند.

وقتی دریچهٔ گاز بسته است،تیغه به سمتی از سیم مقاومت می رسد که به زمین متصل است(شکل 16 ).در این حالت باید جریان از تمام سیم مقاومت عبور کند.در نتیجه افت ولتاژ بسیار شدید خواهد بود وسیگنال ولتاژ ضعیفی در حدود 1 ولت یا کمتر به مدول کنترل الکترونیکی می رسد.با باز شدن دریچهٔ گاز،تیغه به طرف سر دیگر مقاومت حرکت می کند.در این حالت جریان،طول کمتری از سیم مقاومت را می پیماید و در نتیجه افت ولتاژ کمتر است.بنابراین سیگنال ولتاژی که تیغه به مدول کنترل الکترونیکی می فرستد قویتر می شود و هنگامی که دریچهٔ کاملاً باز می شود این سیگنال به حدود 5 ولت می رسد.این ولتاژ متغیر،مدول کنترل الکترونیکی را از وضعیت دقیق دریچهٔ گاز مطلع می کند.

در بعضی از سیستمهای سوخت پاشی،به جای استفاده از حسگر وضعیت دریچهٔ گاز،از کلید وضعیت دریچهٔ گاز استفاده می شود(شکل 11).وقتی دریچهٔ گاز بسته است (موتور با دور آرام کار می کند) ویا کاملاً باز است (موتور زیر بار کامل کار می کند)،این کلید به مدول کنترل الکترونیکی سیگنال می فرستد.

12.اندازه گیری جریان هوای ورودی

 

مقدار هوای ورودی به موتور را باید به دقت اندازه گیری کرد.مدول کنترل الکترونیکی برای محاسبهٔ مقدار سوختی که باید پاشیده شود به این اطلاعات نیاز دارد.جریان هوای ورودی را می توان به طور مستقیم یا غیر مستقیم اندازه گیری کرد.

1.اندازه گیری غیر مستقیم اطلاعات مربوط به دور موتور و بار موتور، مدول کنترل الکترونیکی را از مقدار هوای ورودی به موتور آگاه می کند.این روش اندازه گیری را روش اندازه گیری بر اساس دور-چگالی می نامند.منظور از دور همان دور موتور است و منظور از چگالی،چگالی هوا یا مخلوط هوا-سوخت در منیفولد بنزین است.حسگرهایی این اطلاعات را به مدول کنترل الکترونیکی می فرستند واین مدول،بر اساس اطلاعات دریافتی،مقدار هوای ورودی به موتور را محاسبه می کند.در سیستمهای سوخت پاشی در بدنهٔ دریچهٔ گاز وبعضی از سیستمهای سوخت پاشی در دریچهٔ بنزین  از روش اندازه گیری دور-چگالی استفاده می شود.

2.اندازه گیری مستقیم در بسیاری از موتورهایی که به سیستم سوخت پاشی در دریچهٔ بنزین مجهزند،هوای ورودی از یک حسگر جریان هوا می گذرد.این سیستم را سیستم اندازه گیری جریان هوا می نامند.این سیستم حجم یا وزن(جرم)هوای ورودی به موتور را اندازه گیری می کند.سپس اطلاعات به دست آمده را به مدول کنترل الکترونیکی می فرستند.حسگرهای جریان هوا انواع مختلفی دارند.در سیستمهای سوخت پاشی الکترونیکی،همهٔحسگرهای جریان یک خروجی الکتریکی به مدول کنترل الکترونیکی می فرستند که با آهنگ جریان هوای ورودی به موتور متناسب است.مدول کنترل  الکترونیکی  ناگزیر از محاسبهٔ جریان هوا نیست،در سیستمهای سوخت پاشی پیوسته(شکل 11 )،حسگر جریان هوا به صورت مکانیکی اندازه گیری سوخت را کنترل می کند.

13.اندازه گیری غیر مستقیم جریان هوا

در شکل 6 یک سیستم ساده شدهٔ سوخت پاشی با استفاده از روش اندازه گیری بر اساس دور-چگالی نشان داده شده است مدول کنترل الکترونیکی مقدار سوختی را که باید پاشیده شود محاسبه می کند؛سپس پهنای پالس سوخت پاشی را تغییر می دهد به طوری که هر سوخت پاش را به مدت کافی برای تحویل مقدار سوخت محاسبه شده باز بماند.

در روش اندازه گیری بر اساس دور-چگالی،دو ورودی اولیهٔ مدول کنترل الکترونیکی عبارت اند از وضعیت دریچهٔ گاز یا دور موتور وخلأ منیفولید بنزین یا بار موتور.اطلاعات مربوط به وضعیت دریچهٔ گاز،از طریق سیگنال ولتاژ دریافتی از حسگر وضعیت دریچهٔ گاز فراهم می شود.خلأ نسبی یا فشار مطلق در منیفولد به وسیلهٔ حسگر فشار مطلق منیفولد اندازه گیری می شود.

داده های دریافتی از حسگر دمای هوا وسایر حسگرها(شکل 6)ممکن است سبب شود که مدول کنترل الکترونیکی در محاسبات جریان هوا تجدید نظرکند.در نتیجه مدول کنترل الکترونیکی پهنای پالس سوخت پاش را به طور پیوسته تغییر می دهد(شکل 7).بدین ترتیب نسبت هوا-سوخت در شرایط کاری مختلف تأمین می شود.

14.اندازه گیری فشار مطلق وخلأمنیفولد

خلأ منیفولد بنزین را می توان با استفاده از خلأسنج یا سنجه ای که فشار مطلق منیفولد را اندازه گیری می کند سنجید.این دو سنجه شبیه یکدیگرند(شکل 17 )هر دو سنجه دیافراگم انعطاف پذیری دارند که آنها را به دو محفظه تقسیم می کند.یکی از محفظه ها به منیفولد بنزین متصل می شود.در سنجهٔ خلأ محفظهٔ دیگر به هوا باز می شود(شکل 17 چپ خلأسنج).در سنجهٔ فشار مطلق،محفظهٔ دیگر تحت خلأ است(شکل 17 راست،سنجهٔ فشار مطلق منیفولد).

شکل 17- اختلاف بین خلأسنج و سنجهٔ فشار مطلق منیفولد،فشار منیفولد بنزین را با خلأ محفظهٔ درزبندی شده مقایسه می کند.

خلأسنج فشار جو را با خلأ منیفولد بنزین مقایسه می کند(شکل 17 ) اما فشار جو متغیر است سنجهٔ فشار مطلق،خلأ یا فشار مطلق منیفولد بنزین را با خلأ محفظهٔ درزبندی شده،که متغیر نیست،مقایسه می کند.به همین سبب سنجهٔ فشار مطلق از خلأسنج دقیقتر است.

توجه:حسگرهای خلأ وفشار دقیقاً مانند سنجه های توصیف شده ساخته نمی شوند.اما طرز کار آنها اساساً همین است.

15.حسگر فشار مطلق منیفولد

در بسیاری از سیستمهای سوخت پاشی و کنترل الکترونیکی موتور از حسگر فشار مطلق منیفولد استفاده می شود(شکل 18 )این حسگر می تواند واحد مستقلی باشد و روی موتور یا نزدیکی آن نصب شود،یا درون مدول کنترل الکترونیکی قرارگیرد.حسگر فشار مطلق منیفولد،فشار مطلق منیفولد بنزین را اندازه گیری می کند واطلاعات حاصل را به صورت یک سیگنال ولتاژ متغیر به مدول کنترل الکترونیکی می فرستد.

شکل 18- حسگر فشار مطلق منیفولد که به هواکش موتور متصل می شود.

(در شکل19 ) ساختمان و طرز کار حسگر فشار مطلق منیفولد نشان داده شده است.یک تراشهٔ سیلیسیمی را طوری شکل داده اند که بین تراشه و پایهٔ آن خلأ مختصری برقرار باشد.در نتیجه،وقتی که فشار مطلق متغیری وارد می شود،تراشه خم می شود.دو نیمرسانای واقع در بالای تراشه خم شدن آن را حس می کنند.وقتی تراشه خم می شود،شکل نیمرسانا ها و در نتیجه مقاومت آنها تغییر می کند.مدول کنترل الکترونیکی  با استفاده از همین تغییر مقاومت،فشار مطلق منیفولد بنزین را محاسبه می کند.

شکل 19- ساختمان و طرز کار حسگر فشار مطلق منیفولد.

16.حسگرهای جریان هوا

در موتور های خودرو از حسگرهای مختلفی برای اندازه گیری مستقیم جریان هوای ورودی استفاده می شود.این حسگرها عبارت اند از صفحه،پره،گرداب کار من،سیم داغ،و فیلم گرم.همهٔ این حسگرها حجم یا جرم هوای عبوری از حسگر جریان هوا را اندازه گیری می کنند سپس این اطلاعات به مدول کنترل مرکزی فرستاده می شود.

1.صفحه  از صفحهٔ حسگر جریان هوا در سیستمهای سوخت پاشی پیوستهٔ مکانیکی(شکل11 )

برای اندازه گیری حجم  هوای ورودی به موتور  استفاده می شود.صفحه در مجرای ورود هوا به حسگر جریان هوا قرار دارد.وقتی جریان هوا افزایش می یابد،صفحه بالاتر می رود.این حرکت سبب بالا رفتن سوزن در مقسم سوخت می شود و در نتیجه سوخت بیشتری به سوخت پاشها می رسد.جریان سوخت اضافی با جریان هوای اضافی متناسب است.

2.پره حسگر جریان هوای پره ای در بعضی از سیستمهای سوخت پاشی در دریچهٔ بنزین،مانند سیستم بوش L (شکل 13) به کار می رود.پرهٔ فنر سوار در مجرای ورود هوا به حسگر جریان هوا نصب شده و به یک پتانسیومتر متصل است.هوایی که از حسگر عبور می کند پره را به نوسان در می آورد.در نتیجه پتانسیومتر یک سیگنال ولتاژ متغیر به مدول کنترل الکترونیکی جریان سوخت را،متناسب با حجم هوا تنظیم می کند.

3.گرداب کار من در شکل 4 یک سیستم سوخت پاشی در دریچهٔ بنزین نشان داده شده که در آن از حسگر جریان هوای گرداب کار من استفاده شده است. وقتی هوا از حسگر جریان هوا عبور می کند،از میلهٔ مولد گرداب،واقع در وسط حسگر،می گذرد.این میله مارپیچهای کوچکی به نام ((گرداب)) در هوای عبوری ایجاد می کند.در پشت میله یک فرستندهٔ امواج فراصوتی به طور پیوسته امواج صوتی بالا بسامد،در امتدادی عمود بر امتداد عبور هوا،می فرستد.گردابها با امواج فراصوتی تداخل می کنند و الگوی تداخل،تابع آهنگ جریان هواست.سپس این الگوی تداخل که نشان دهندهٔ آهنگ جریان حجمی هواست به مدول کنترل الکترونیکی اعلام می شود.

4.سیم داغ سیم داغ نوعی حسگر آهنگ جریان جرمی هواست که جرم  جرم یا وزن هوای ورودی را اندازه گیری می کند.یک سیم پلاتینی در مسیر جریان هوا قرار می گیرد(شکل 20)حسگر دمای هوا دما را اندازه گیری می کند و بنابراین چگالی هوای ورودی را به دست می آورد.مدول کنترل الکترونیکی جریانی از سیم عبور می دهد تا دمای ثابتی،بالاتر از دمای هوای ورودی،در آن ایجاد شود.اما هر چه آهنگ جریان هوا بالاتر باشد سیم داغ بیشتر خنک می شود.در این هنگام مدول کنترل الکترونیکی باید جریان بیشتری از سیم عبور دهد تا دمای آن در حد مشخص شده بماند.این جریان متغیر به ولتاژ متغیری تبدیل می شود که به مدول کنترل الکترونیکی می رسد.این ولتاژ با جرم(وزن)هوای ورودی به موتور متناسب است.

شکل 20-ساختمان ساده شدهٔ حسگر آهنگ جریان جرمی هوا از نوع سیم داغ.

5.فیلم گرم فیلم گرم نوع دیگری از حسگر آهنگ جریان جرمی هواست. در این نوع حسگر از یک فیلم داغ به عنوان عنصر حساس استفاده می شود (در شکل 21).این عنصر از یک فویل فلزی یا یک شبکهٔ نیکلی پوشیده شده از ماده ای مقاوم در برابر دمای بالا  تشکیل می شود.جریان برقی که از فیلم می گذرد آن را گرم می کند.جریان هوایی که از روی فیلم می گذرد آن را خنک می کند.در این نوع حسگر نیز،مانند حسگر سیم داغ،مدول کنترل الکترونیکی دمای فیلم را ثابت نگه می دارد. ولتاژ متغیر لازم برای ثابت نگه داشتن دمای فیلم به یک سیگنال بسامد رقمی تبدیل و به مدول کنترل الکترونیکی ارسال می شود.این بسامد بین 30 تا 150 هرتز تغییر می کند.یک هرتز برابر است با یک سیکل(چرخه)در ثانیه.افزایش جرم هوای ورودی به موتور سبب افزایش متناسب بسامد می شود.

شکل 21- حسگر آهنگ جریان جرمی هوا از نوع فیلم گرم.

17.حسگرهای دمای هوا وفشارجو

با تغییر فشار جو و دمای هوا چگالی هوا تغییر می کند،وقتی فشار جو پایین و هوا گرم باشد،چگالی هوا کاهش می یابد.

اکسیژن موجود در این هوای گرم،از اکسیژن موجود در حجم مساوی از هوای سرد وتحت فشار جوی بالا،کمتر است.وقتی مقدار اکسیژن ورودی به موتور تغییر می کند،مقدار سوختی که می توان در موتور سوزاند تغییر می کند.

بعضی از سیستمهای سوخت پاشی حسگر فشار جو دارند.این حسگر را حسگر فشار بارومتری(شکل 4)یا حسگر فشار بارو نیز می نامند.این نوع حسگر شبیه حسگر فشارمطلق است اما حسگر فشار بارومتری فشار جو را اندازه گیری می کند.حسگر دمای هوا (شکل 22) نوعی مقاومت گرمایی یا ترمیستور است با افزایش دما مقاومت ترمیستور کاهش می یابد.در(شکل 13)محل حسگر دمای هوا در حسگر جریان هوای پره ای نشان داده شده است.هر دو حسگر فشار جو و دمای هوا سیگنالهای ولتاژ متغیر به مدول کنترل الکترونیکی می فرستند.

شکل 22- حسگر دمای هوا که در آن از ترمیستور استفاده شده است با افزایش دمای ترمیستور مقاومت آن کاهش می یابد.

18.حسگردمای آب

حسگر دمای آب(شکلهای 13 ) ترمیستوری است که دمای آب موتور را پیوسته به مدول کنترل الکترونیکی اطلاع می دهد.این اطلاع به صورت سیگنال ولتاژ متغیری است که مدول کنترل به راههای مختلف از آن استفاده می کند.اگر دمای آب خیلی پایین باشد،مدول کنترل الکترونیکی پهنای پالس سوخت پاش را افزایش می دهد تا سوخت اضافی به موتور سرد برسد.ممکن است مدول کنترل،تنظیم  زمانی جرقه را نیز تغییر دهد تا با دمای موتور متناسب شود.بعضی از حسگرهای دمای آب،از لحاظ ظاهری،به کلید های زمانی-دمایی شباهت دارند. (شکل 14).

در اغلب موتورهای عرضی از پروانهٔ برقی برای خنک کردن موتور استفاده می شود،وقتی موتور سرد است  نیازی به کار پروانه نیست وپروانه نمی چرخد.وقتی موتور داغ می شود،حسگر دمای آب سیگنالی به مدول کنترل الکترونیکی می فرستد تا پروانه را به کاربیندازذ.با استفاده از پروانهٔ برقی،اتلاف توان ناشی از به کارگیری فلکه وتسمه،پروانه،که در پروانه های مکانیکی رایج است،حذف می شود.

19.حسگر اکسیژن

حسگر اکسیژن یا O2 در منیفولد دود یا لولهٔ اگزوز نصب می شود شکلهای(13) و(شکل 23 ).این حسگر مقدار اکسیژن موجود در دود خروجی از موتور را اندازه گیری می کند.حسگر اکسیژن تقریباً هم اندازهٔ شمع است.اساس کار این حسگر مقایسهٔ مقدار اکسیژن موجود در دود با اکسیژن هوای بیرون است.این هوای((مرجع))از طریق روزنه یا هواکش واقع در حوالی سر حسگر وارد آن می شود.وقتی تفاوتی در مقدار اکسیژن مشاهده شود،حسگر اکسیژن ولتاژ اندکی تولید می کند که بر حسب مقدار اکسیژن موجود در دود خروجی تغییر می کند(شکل 24)این ولتاژ متغیر به مدول کنترل الکترونیکی می رسد.

شکل 23 – ساختمان حسگر اکسیژن

شکل 24 – ولتاژ ارسالی حسگر اکسیژن با تغییر میزان اکسیژن دود خروجی تغییر می کند.

ولتاژ حسگر اکسیژن بین15ر0و30 را ولت تغییر می کند.وقتی ولتاژ نزدیک به 45ر0ولت(450 میلی ولت)باشد،نسبت هوا-سوخت به نسبت ایدئال استوکیومتری 7:1ر14 نزدیک است اگر ولتاژ از 45 ر 0 ولت بیشتر باشد،آن گاه میزان اکسیژن موجود در دود خروجی کم است (شکل 24 ) ونتیجه می شود که مخلوط هوا-سوخت غنی است.اگر ولتاژ از 45 ر0 ولت کمتر باشد،میزان اکسیژن دود زیاد است ونتیجه می شود که مخلوط هوا-سوخت فقیر است.مدول کنترل الکترونیکی، پس از دریافت سیگنال حسگر اکسیژن،پهنای پالس سوخت پاش را تنظیم می کند(شکل 7).با این تنظیم،مخلوط هوا-سوخت غنیتر یا فقیرتر می شود.

20.وضعیتهای حلقه باز وحلقه بسته

حسگر اکسیژن کار نمی کند،مگر اینکه داغ باشد.دمای حسگر اکسیژن باید بین 200و800درجهٔ سانتیگراد باشد.به همین سبب مدول کنترل الکترونیکی  دو وضعیت دارد که می توان در هنگام کار عادی موتور از آنها استفاده کرد.این وضعیتها یا مودها حلقه باز یا حلقه بسته نامیده می شوند(شکل 25 ).

وقتی موتور گرم می شود مدول کنترل الکترونیکی سیستم را در در حالت حلقه باز قرار می دهد.(شکل 25 بالا). در این حالت مدول الکترونیکی،سیگنالهای ولتاژ ارسالی حسگر اکسیژن را نادیده می گیرد.در عوض از داده های جدولهای مراجعه برای تنظیم نسبت هوا-سوخت لازم برای کار موتور استفاده می کند.

به محض اینکه موتور و حسگر اکسیژن به دمای کار می رسند،مدول کنترل الکترونیکی،سیگنال ولتاژ حسگر اکسیژن را می پذیرد(شکل 25 پایین )این پسخورد از حسگر اکسیژن سبب می شود که کنترل الکترونیکی به وضعیت حلقه بسته برود(«پسخورد» یعنی بخشی از خروجی یا سیگنال خروجی که به ورودی باز می گردد یا«پسخورانده» می شود تا به تنظیم یا کنترل ماشین،فرایند یا سیستم کمک کند).سپس مدول کنترل الکترونیکی استفاده از سیگنال حسگر اکسیژن برای محاسبهٔ پهنای پالس سوخت پاش را آغاز می کند(شکل 7).

شکل 25 – اختلاف بین کار در دو وضعیت حلقه باز وحلقه بسته

ممکن است موتور تا هنگامی که در وضعیت حلقه باز کار می کند،مخلوط هوا-سوخت غنی دریافت کند.در نتیجهٔ دریافت این مخلوط غنی مقدار آلاینده های موجود در سوخت افزایش می یابد.بسیاری از حسگرهای اکسیژن،برای کاهش زمان کار در وضعیت حلقه باز،یک گرمکن برقی داخلی داند.در نتیجه حسگر اکسیژن زودتر به دمای کار می رسد.

اگر موتور به مدت طولانی با دور آرام کار کند ممکن است حسگر اکسیژن سرد شود ودیگر سیگنال ولتاژ متغیر نفرستد.در این هنگام مدول الکترونیکی دوباره به سراغ وضعیت حلقه باز می رود.وقتی دور موتور افزایش یافت حسگر اکسیژن به سرعت گرم می شود و دوباره سیگنالهای ولتاژ متغیر می فرستد.در نتیجه مدول الکترونیکی دوباره به وضعیت حلقه بسته می رود.

21.حسگر دور موتور

حسگر دور موتور سرعت چرخش میل لنگ را به اطلاع مدول کنترل الکترونیکی می رساند.مدول الکترونیکی از این داده ها برای کنترل اندازه گیری سوخت،آوانس(پیش افت)جرقه و تعویض دندهٔ خودکار استفاده می کند.حسگرهای میل لنگ معمولاً از نوع حسگر اثر هال یا حسگر مغناطیسی اند.

یک حسگر مغناطیسی وضعیت میل لنگ در کنار بدنهٔ موتور چهار سیلندر راست با سیستم جرقه زنی بی دلکو نشان داده شده است.فاقهای روی دیسک تایمینگ میل لنگ (شکل 26 )،وقتی از مقابل حسگر می گذرند،در آن پالس ولتاژ ایجاد می کنند.این پالسها به مدول کنترل الکترونیکی فرستاده می شود.

نوع دیگری از حسگر دور موتور،پالسهای ولتاژ پایین رسیده از دلکو را می شمارد این پالسها امواج ولتاژ بالایی ایجاد می کنند که سبب جرقه زدن شمعها می شوند.مدول کنترل الکترونیکی،بر اساس شمارش تعداد این پالسها در هر ثانیه،دور موتور را در می یابد.

 شکل 26 – حسگر مغناطیسی وضعیت میل لنگ.وقتی فاقهای دیسک تایمینگ میل لنگ از مقابل حسگر می گذرند در آن پالس ولتاژ ایجاد می کنند.

کار اندازها

 

22.هدف از کاربرد کار انداز

 

حسگرها،کلیدها وسایر ورودی به مدول کنترل الکترونیکی اطلاعات می فستند(شکل 27 ) مدول کنترل الکترونیکی با استفاده از این اطلاعات تصمیمهایی می گیرد و فرمانها(خروجیها) یی به کاراندازهای مختلف می فرستد کار اندازها وسایلی هستند که موتور و اجزای آن را اداره می کنند.کار اندازها؛کلیدها، شیرها و وسایل دیگر را به کار می اندازند.

کار اندازها معمولاً سیگنالهای الکتریکی دریافتی از مدول کنترل الکترونیکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کنند.به عنوان مثال می توان از موتورها،رله ها وسولنوئیدها نام برد.سوخت پاشهای سولنوئیدی هم از همین زمره اند.

شکل 27 – ورودیها وخروجیهای سیستم سوخت پاش الکترونیکی.چون مدول کنترل الکترونیکی،علاوه بر سوخت پاشها،وسایل دیگر را هم کنترل می کند.

23.چراخ عیب نما

 

وقتی در سیستم کنترل الکترونیکی عیبی ایجاد می شود،مدول کنترل الکترونیکی شماره یا رمزی برای هر عیب در حافظهٔ خود ذخیره می کند.در نتیجه چراغ عیب نمایی روی جلوداشبورد روشن می شود در این هنگام با روشن شدن چراغ«موتور را وارسی کن» ،«موتور را سرویس کن» و مانندآن،راننده مطلع می شود که باید اتومبیل را به تعمیرگاه ببرد.

اگر یک حسگر خراب شود،می توان مدول الکترونیکی را طوری برنامه ریزی کرد که مقداری را به جای خروجی حسگر از کار افتاده جایگزین کند.در نتیجه به نظر می رسد که موتور کار عادی خود را ادامه می دهد.هرگاه بروز عیبی منجر به روشن شدن چراغ عیب نما شود،می توان موتور را در وضعیت«لک ولک کردن»قرار داد.در این وضعیت تراشهٔ راهبرد بهره برداری محدود در مدول الکترونیکی کارها را به عهده می گیرد.در صورتی که بخشی از سیستم کنترل الکترونیکی خراب شده باشد،این تراشه آموزشهای اساسی لازم را به ریزپردازنده (میکروپروسسور)می دهد.وقتی تراشهٔ راهبرد بهره برداری محدود موتور را اداره می کند،موتور با زمان جرقه و نسبت هوا-سوخت ثابت کار می کند.پهنای پالس سوخت پاش نیز ثابت می ماند.در نتیجه می توان خودرو را به حرکت درآورد  ولی موتور توان همیشگی خود را ندارد و به جای یدک کشیدن خودرو می توان آن را«لک ولک کنان»به تعمیرگاه رساند.

در تعمیرگاه تعمیرکار می تواند رمز عیب ذخیره شده در حافظهٔ مدول کنترل الکترونیکی را بازیابی کند سپس تعمیرکار نمودار مربوط به رمز بازیافتی را در راهنمای تعمیر و نگداری خودرو پیدا می کند.تعمیرکار به کمک این نمودار می تواند خرابی را پیدا و آن را برطرف کند.

24.شیر کنترل هوای دور آرام

شیر کنترل هوای آرام (شکل 28 )روی بدنهٔ دریچهٔ گاز نصب می شود.کار این شیر فقط دورآرام مطلوب و جلوگیری از خاموش شدن موتور در صورت افزایش ناگهانی بار است.به عنوان نمونه ای از افزایش ناگهانی بار موتور در شرایطی کار با دور آرام می توان از پارک کردن اتومبیلی با فرمان هیدرولیکی نام برد.وقتی فرمان هیدرولیکی را در جا می چرخانید فشار هیدرولیکی زیادی در سیستم فرمان تولید می شود.در نتیجه بار لحظه ای سنگینی بر موتور وارد می شود که می تواند آن را خاموش کند.

شکل 28 – طرز کار موتور کنترل هوای دور آرام که در آن از یک سوپاپ مخروطی برای کم و زیاد کردن هوای عبوری از کنار دریچهٔ گاز استفاده می شود.

برای جلوگیری از خاموش شدن موتور،فشار هیدرولیکی کلید فرمان هیدرولیکی(شکل 29 ) را کار اندازی می کند.این کلید سیگنالی به مدول کنترل الکترونیکی می فرستد.این مدول به شیر کنترل هوای دور آرام سیگنال می دهد تا باز شود و هوای بیشتری از کنار دریچهٔ گاز بگذرد(شکل 28) .در نتیجه دور آرام تند می شود.در همین زمان،مدول کنترل الکترونیکی به سوخت پاشها فرمان می دهد که سوخت بیشتری بپاشد تا با هوای اضافی بسوزد.

شکل 29 – کلید فرمان هیدرولیکی به مدول کنترل الکترونیکی فرمان می دهد که شیر کنترل هوای دور آرام را باز کند و دور آرام را افزایش دهد تا فشار فرمان هیدرولیکی،موتور را خاموش نکند

 

مدول کنترل الکترونیکی از سایر حسگرها ورودیهایی داردشکلهای (6) و (شکل 27 ).این ورودیها عبارت اند از دور موتور،وضعیت دریچهٔ گاز،مکش منیفولد،دمای آب و دمای هوای ورودی.مدول الکترونیکی از این ورودیها برای محاسبهٔ مقدار هوای اضافی که باید از کنار دریچهٔ گاز بگذرد استفاده می کند.مثلاً ممکن است موتور سرد با دور آرام کند خاموش شود بنابراین مدول الکترونیکی به شیر کنترل هوای دور آرام دستور می دهد که هوای بیشتری را از کنار دریچهٔ گاز بگذراند تا موتور با دور بالاتری کار کند.وقتی موتور گرم شد،مدول کنترل الکترونیکی هوای کنار گذر را کاهش می دهد.در این حالت دور آرام موتور مقدار عادی خود را باز می یابد.

دو نوع شیر کنترل هوای دور آرام وجود دارد.یکی از آنها سوپاپی مخروطی دارد که به وسیلهٔ یک موتور گام زن کار می کند (شکل 28 ). موتور گام زن الکتروموتور کوچکی است که در آن محور به جای چرخش پیوسته،چرخش منقطع با فواصل مساوی انجام می دهد.در نتیجه وضعیت سوپاپ به صورت پله ای تغییر می کند.هر پله امکان می دهد که هوای کمتر یا بیشتری از کنار دریچهٔ گاز بگذرد.

نوع دیگر شیر کنترل هوای دور آرام یک شیر سوزنی سولنوئیدی دارد(شکل 30) این شیر در فواصل نیم ثانیه ای و بر اساس فرمان رسیده از مدول الکترونیکی باز وبسته می شود. اگر هوای بیشتری لازم باشد،شیر هر بار که باز می شود،مدت طولانیتری باز می ماند.نمودار واقع در بالا و سمت راست (شکل 30 شیر کنترل هوای دور آرام از نوع سولنوئیدی.نمودار سمت راست وبالا،چرخهٔ کار روشن-خاموش را نشان می دهد.) عمل خاموش-روشن را نشان می دهد.یک خاموش-روشن یک چرخهٔ کار محسوب می شود.

شکل 30 –  شیر کنترل هوای دور آرام از نوع سولنوئیدی.نمودار سمت راست وبالا،چرخهٔ کار روشن-خاموش را نشان می دهد.

سیستمهای سوخت پاشی

 

25.سیستمهای سوخت پاشی بوش

انواع خاص سیستمهای سوخت پاشی عبارت اند از سیستم سوخت پاشی در بدنهٔ دریچهٔ گاز،سوخت پاشی چند دریچه ای ،سوخت پاشی چند دریچه ای ترتیبی و سوخت پاشی پیوسته.کارخانه های بندیکس و بوش سیستمهای سوخت پاشی متعددی برای موتور های بنزینی ابداع کرده اند.سیستمهای مختلفی که امروزه به کار می روند ساخت بوش هستند یا بر اساس طرح بوش ساخته شده اند.سیستمهای مختلف بوش عبارت اند از:

1.مونوجترونیک این سیستم سوخت پالسی«تک نقطه ای» در بدنهٔ دریچهٔ گاز است که آن را سیستم سوخت پاشی مرکزی هم می نامند.

2.kجترونیک وKE جترونیک اینها سیستمهای سوخت پاشی پیوسته اند.سیستمk  مکانیکی است.بعدها با افزودن یک مدول کنترل الکترونیکی قویتر و سایر اصلاحات آن را ارتقاء دادند و KE جترونیک نامیدند. (شکل11).

3.L جترونیک این سیستم سوخت پاشی پالسی در دریچهٔ بنزین است (شکل 13 ).این سیستم یک حسگر پره ای جریان هوا و یک شیر راه اندازی سرد دارد.

4.LH جترونیک این سیستم شبیه سیستم  L است.اما در سیستم LH از حسگر آهنگ جریان جرمی هوا از نوع سیم داغ استفاده می شود.

5.موترونیک این سیستم سوخت پاشی پالسی در دریچهٔ بنزین است که از طریق کنترل الکترونیکی سیستمهای سوخت  رسانی و جرقه زنی موتور را اداره می کند.در این سیستم یک حسگر جریان هوای پره ای هوای ورودی را اندازه گیری می کند.این سیستم به شیر راه اندازی سرد نیاز ندارد.

26.سیستمهای سوخت پاشی در بدنهٔ دریچهٔ گاز

بیشتر سیستمهای سوخت پاشی در بدنهٔ دریچهٔ گاز از لحاظ ساختمان و طرز کار شبیه یکدیگرند.(در شکل 31 ) یک سیستم نمونه وار سوخت پاشی در بدنهٔ دریچهٔ گاز تک سوخت پاش نشان داده شده است که به همهٔ سیلندرهای یک موتور راست سوخت می رساند.در شکلهای (5) و(32).جریانهای سوخت و هوای گذرا از دو بدنهٔ دریچهٔ گاز مختلف نشان داده شده است.در بعضی از موتورهای خورجینی بدنهٔ دریچهٔ گاز دو سوخت پاش دارد.هر سوخت پاش سوخت لازم برای یک ردیف از سیلندرها را تأ مین می کند.

شکل 31 – سیستم سوخت پاشی در بدنهٔ دریچهٔ گاز تک سوخت پاش که همهٔ سیلندر های یک موتور راست سوخت می رساند.

شکل 32 –  طرز مجموعهٔ بدنهٔ دریچه گاز. در شکل شیر کنترل هوای دور آرام باز است تا هوا از زیر دریچهٔ گاز عبور کند

به اغلب بدنه های دریچهٔ گاز موتورهایی که با سیستم سوخت پاشی در بدنهٔ دریچهٔ گاز کار می کنند سه وسیله متصل یا در آنها تعبیه شده است.این سه وسیله عبارت اند از حسگر وضعیت دریچهٔ گاز شیر کنترل هوای دور آرام وتنظیم کنندهٔ  فشار(شکل 32).کار تنظیم کنندهٔ فشار تنظیم فشار سوختی است که به سوخت پاشها می رسد.اگرفشار خیلی زیاد شود،تنظیم کنندهٔ فشار مقداری از سوخت را به باک برمی گرداند.

27.سوخت پاشی دریچه ای مرکزی

بعضی از موتورهای خورجینی شش سیلندر جنرال موتورز به سیستم سوخت پاشی دریچه ای مرکزی مجهزند.در این سیستم یک سوخت پاش سولنوئیدی در منیفولد بنزین نصب می شود(شکل 33 ).وقتی مدول کنترل الکترونیکی به سوخت پاش سیگنال می دهد،سوخت پاش باز می شود و سوخت را از طریق شش لولهٔ پلاستیکی به شیپورهٔ سوخت واقع در هر دریچهٔ بنزین می فرستد(شکل 34 )،در نتیجه سوخت پاشی محفظه ای انجام می شود.

شکل 33- سیستم سوخت پاشی دریچه ای مرکزی. یک سوخت پاش سوخت را به شش شیپوره می رساند.

شکل 34 – وقتی سوخت پاش باز می شود،سوخت را از طریق 6 شیلنگ به شیپورهٔ سوخت واقع در هر دریچهٔ بنزین می رساند.

منیفولد بنزین به دو پلنوم یا محفظهٔ هوا تقسیم می شود.هر محفظه به سه سیلندر هوا می رساند.در مجرای بین دو محفظهٔ هوا شیر تنظیم سولنوئیدی منیفولد بنزین قرار دارد (شکل 33).در حین کار عادی،شیر بسته است.در نتیجه سوخت کمتری مصرف می شود.وقتی به توان بیشتری نیاز باشد،مدول کنترل الکترونیکی به شیر تنظیم،فرمان باز شدن می دهد.در نتیجه فشار در دو محفظه  متعادل می شود و جریان هوای ورودی به سیلندرها افزایش می یابد.پس از آن،مدول کنترل الکترونیکی می تواند پهنای پالس سوخت پاش را افزایش دهد.نتیجهٔ این تغییرات افزایش گشتاور حاصل از موتور است.

28.سیستمهای سوخت پاشی چند دریچه ای

در شکل (35) یک سیستم سوخت پاشی الکترونیکی چند دریچه ای برای موتور خورجینی شش سیلندر بی دلکو نشان داده شده است.این سیستم شبیه بسیاری از سیستمهای سوخت پاشی چند دریچه ای است.برای کنترل بهترآلایندگی،در این سیستم دو حسگر اکسیژن دود یکی برای هر ردیف از سیلندرها،وجود دارد.

شکل 35 – سیستم سوخت پاشی چند دریچه ای برای موتور خورجینی شش سیلندر بی دلکو.

وقتی در هر دریچهٔ بنزین یک سوخت پاش سولنوئیدی وجود داشته باشد،سوخت پاشها را به سه روش می توان پالسی کرد.می توان از هر سه روش سوخت پاشی همزمان،گروهی یا ترتیبی استفاده کرد(شکل 36 )روش مورد استفاده به ظرفیت مدول الکترونیکی یا مدول کنترل سیستم انتقال توان بستگی دارد.در سوخت پاشی همزمان(شکل 36 الف) سوخت پاشی همزمان) همهٔ سوخت پاشها در یک لحظه باز می شوند.این کار در هر دور میل لنگ یک بار تکرار می شود.سپس هر سوخت پاش،به ازای هر بار باز شدن سوپاپ بنزین به اندازه ای کوتاه است که بازده موتور بسیار افت می کند.

شکل 36 – سه روش پالسی سازی سوخت پاش سولنوئیدی در موتورهایی که سیستم سوخت پاشی دریچه ای دارند.

درسوخت پاشی گروهی،نصف سوخت پاشهای موتور به طور همزمان باز می شوند( شکل 36 ب)سوخت پاشی گروهی).در سوخت پاشی ترتیبی هر سوخت پاش به صورت جداگلنه و مطابق ترتیب احتراق باز می شود (شکل 36 ج)سوخت پاشی ترتیبی)این روش دقیقترین روش سوخت پاشی است و در نتیجهٔ استفاده از آن موتور بهترین عملکرد و کمترین آلایندگی را دارد.