سیستم سوخت رسانی انژکتوری... واحد کنترل الکترونیکی ECU :

واحد کنترل الکترونیکی ECU :

تا به حال به احتمال بالا اسم ECU قطعه ای که در خودرو های انژکتوری وجود دارد به گوشتان رسیده است.
Electronic Control Unit - Engine Control Unit

واحد کنترلر الکترونیکی (ECU) از یک میکرو کامپیوتر یا میکرو کنترلر (Micro Controller) به عنوان سخت افزار و نرم افزارهایی که بر روی آن اجرا می شود ، تشکیل شده است . این قطعه یک میکرو کامپیوتر کوچک است که می تواند به کمک اطلاعاتی که به صورت زنده و همزمان از سنسور های وابسته می گیرد با تعیین شرایط لحظه ای موتور به یک سری عمل کننده یا فرمان برهای نصب شده بر روی موتور فرمان دهد تا از این طریق، زمان و مدت پاشش سوخت، زمان جرقه و فراهم سازی شرایط مناسب برای ایجاد احتراق را در داخل سیلندر ها تامین کند. سنسورهای کیت های انژکتوری مختلف هستند که هر چه تعداد آنها بیشتر باشد ECU بهتر می تواند شرایط موتور را درک کند.

به طور کلی واحدهای کنترل الکترونیکی تواناایی انجام سه کارکرد زیر را دارند :
نظارت (Monitoring): بر کارکرد های خودرو و آگاه کردن راننده از آن ، مانند نظارت بر مصرف سوخت و آگاه کردن راننده از مصرف لحظه ای یا میانگین سوخت ، یا نظارت بر موقعیت درها و آگاه کردن راننده از باز بودن آنها .
تنظیم (Regulating): کارکردهای خودرو به وسیله بهینه کردن همواره ی آنها ، مانند تنظیم مصرف سوخت موتور توسط واحد کنترل الکترونیکی سیستم انژکتوری .
کنترل (Controlling): کارکردهای خودرو از طریق محاسبه کمیات خروجی بر پایه داده های ورودی ، مانند : کنترل ترمز به وسیله سیستم ضد قفل (ABS) .در بیشتر واحد های کنترل الکترونیکی سه کارکرد نظارت ، تنظیم و کنترل توامان وجود دارند .

واحد کنترل الکترونیکی به طور معمول داده های لازم را به وسیله حسگر ها (Sensors) از محیط پیرامون می گیرد و پس از پردازش آنها فرمانهای مناسب را به کنشگرها یا عملگرها (Actuators) منتقل می کند . کنشگرها به نوبه خود ، مطابق فرمانهایی که از واحد کنترل الکترونیکی می گیرند، کار ابزار مکانیکی ، هیدرولیکی ، پنوماتیکی یا الکتریکی مورد کنترل را هدایت می کنند .
نقش واحدهای کنترل الکترونیکی در خودرو

سنسورهای مهم خودروهای انژکتوری عبارتند از:

سنسور دور یا RPM

سنسور فشار داخل مانیفولد یا MAP،

سنسور دریچه گاز یا TPS،

سنسور دمای آب یا CTS،

سنسور دمای هوا ATS،

سنسور اکسیژن یا لاندا،

سنسور ضربه یا ناک و ...

براي مثال پارامترهاي به كار گرفته شده توسط واحد ECU در مورد خودروي پرايد عبارتند از:
- دور موتور
- فشار منيفولد و دماي هواي ورودي
- وضعيت دريچه گاز
- دماي مايع و خنك كننده موتور
- سرعت خودرو
- موقعيت ميل سوپاپ
- ميزان نسبت هوا به سوخت
- ميزان كوبش موجود در موتور
- عملكرد سيستم تهويه
- ولتاژ باطري

ECU از اطلاعات فوق الذكر براي كنترل مقادير زير استفاده مي كند:
- ميزان و زمان پاشش سوخت
- زمان جرقه زني و طول مدت داول
- دور آرام موتور
- عملكرد پمپ بنزين
- عملكرد شير برقي كينستر
- قطع تزريق سوخت براي جلوگيري از افزايش دور موتور (cut off)
- عملكرد فني كندانسور
- سيستم عيب يابي (MILLamp)

علاوه بر اين از اطلاعات ارسال شده به ECU براي نمايش اطلاعات زير استفاده مي شود.
- دور موتور
- دماي مايع سيستم خنك كننده
- سرعت خودرو

سنسورها (Sensors)

1- سنسور دور موتور و موقعيت ميل لنگ:

اطلاعات مربوط به ميزان دور موتور و موقعيت TDC نقطه مرگ بالاي سيلندر 4و1 را اندازه گيري و به واحد كنترل الكترونيك ارسال مي نمايد اين سنسور توسط تغيير ميدان مغناطيسي ولتاژ مناسب را ايجاد مي كند. اطلاعات اين سنسور توسط ECU براي محاسبه پارامترهاي گوناگون نظير پاشش سوخت، زمان جرقه زني و .... مورد استفاده قرار مي گيرد.

2- سنسور موقعيت ميل سوپاپ camshaft sensor
وظيفه اين سنسور تعيين موقعيت TDC و يا نقطه مرگ بالاي سيلندر يك و تفكيك آن از موقعيت اندازه گيري شده توسط سنسور دور موتور است.

3- سنسور فشار منيفولد و دماي هواي ورودي
Manifold Pressure and Intake Air Temperature Sensor
اين سنسور در بالاي مخزن آرامش منيفولد هواي ورودي نصب شده و اطلاعات مربوط به دماي هواي ورودي و فشار هواي داخل منيفولد را به طور پيوسته اندازه گيري و به ECU ارسال مي كند ولتاژ اين سنسور توسط ECU تامين مي گردد. لذا با کمک این سنسور خودرو های انژکتوری چه در ارتفاعات مناطق کوهستانی و چه در مناطق هموار و ساحلی تفاوتی در عملکرد موتور احساس نمیشود.
ولتاژ بازگشتي از SENSOR متناسب با افزايش فشار اندازه گيري شده توسط پيزوالكتريك (مقاومت متغير با فشار) تغيير مي‌كند. ECU با اندازه گيري جرم هواي ورودي به موتور براي محاسبه موارد زير استفاده مي‌نمايد:
- تغيير نسبت سوخت به هوا متناسب با بار وارده به موتور و فشار هواي محيط
- اوانس جرقه
مقاومت به كار رفته در سنسورهاي هوا از نوع NTC مي باشد يعني مقاومت آن با افزايش دما كاهش مي يابد. ECU براي محاسبه جرم هواي ورودي به موتور از اطلاعات اين سنسور استفاده مي كند.
4- سنسور دماي مايع خنك كننده Water Temperature Sensor

این سنسور از نوع مقاومت NTC میباشد.

محل قرارگیری در سرسیلندر روی محفظۀ ترموستات .

وظیفه آن اعلام دمای مایع خنک کننده به ECU جهت تعیین مقدار پاشش سوخت و زمان جرقه میباشد .

خرابی آن باعث بد کار کردن موتور در دمای پایین، یا رقیق سوزی در دمای بالا میگردد.

5- سنسور سرعت خودرو Vehicle speed sensor

اين سنسور بر روي دنده كيلومتر شمار گيربكس نصب شده و يك سيگنال متناسب با سرعت شفت خروجي گيربكس توليد مي نمايد و در نتيجه سرعت حركت خودرو اندازه گيري مي‌شود. در خودرو هایی که دارای ترمز ABS هستند کاربرد کلیدی دارد و خرابی این سنسور موجب اختلال در ABS می شود!
6- سنسور اكسيژن oxygen sensor
بر روي منيفولد اگزوز در مسير گازهاي خروجي اگزوز بين موتور و كاتاليست نصب مي گردد. اين سنسور اطلاعات مربوط به ميزان غني يا رقيق بودن مخلوط سوخت و هواي ورودي به موتور را اندازه گيري نموده و به ECU ارسال مي كند. ECU از اين اطلاعات براي محاسبات زير استفاده مي كند:
- محاسبه نسبت مخلوط سوخت و هوا
- تنظيم نسبت خطوط سوخت و هوا جهت عملكرد بهينه موتور

توابع مربوط به مقادير بهينه نسبت سوخت و هوا جهت كاركرد مناسب مبدل كاتاليست به طور دائم در ECU ذخيره شده است. ECU با استفاده از اطلاعات مربوط به غني بودن يا رقيق بودن مخلوط سوخت و هوا كه به صورت ولتاژ بين صفر و يك ولت از سنسور اكسيژن دريافت مي‌كند و با استفاده از توابع موجود در حافظه ECU نسبت به تنظيم نسبت سوخت و هواي ورودي به موتور جهت عملكرد بهينه مبدل كاتاليست اقدام مي نمايد.
مخلوط رقيق: ولتاژ ارسالي از سنسور اكسيژن كمتر از 5% ولت
غليظ: ولتاژ ارسالي از سنسور اكسيژن بيشتر از 5% ولت

7- سنسور ناك (كوبش) KNOCK SENSOR
اطلاعات مربوط به ميزان ناك در داخل موتور توسط سنسور ناك (كوبش) اندازه گيري به واحد كنترل الكترونيك ارسال مي گردد. ناك پديده اي ارتعاشي است كه در اثر احتراق زودهنگام مخلوط سوخت و هوا در داخل سيلندر موتور ايجاد مي گردد. در صورت ايجاد اين پديده در داخل سيلندر موتور واحد كنترل الكتروني با استفاده از اطلاعات دريافتي از سنسور ناك، ميزان واكنش موتور را كاهش داده و همزمان با نسبت سوخت به هوا را افزايش مي‌دهد.

۸- سنسور دریچه گاز

این سنسور یک پتانسیو متر است که به چرخش دریچه گاز (میزان بازوبسته شدن) را با مقاومت های مختلفی که از خود نشان میدهد به ECU گزارش می کند تا بنا به شرایط مقدار و میزان پاشش را مشخص کند.

در زیر اطاقک شتاب یا دریچه گاز نصب شده است .

در صورت خرابی TPS موتور در هنگام گاز خوردن ریپ میزند یا دور موتور از یک حد خاصی بالا تر نمی رود .

عملگرها Actuators

عملگرها قطعاتی هستند که دستورات صادره از ECU را اجرا مینمایند .

عمده وظیفه عملگرها تنظیم مقدار سوخت و هوا میباشد .

بطور کلی هر قطعه ای که مطابق با دستور ECU تحریک شده یا عمل نماید عملگر مینامیم.

• رله دوبل main relay

• پمپ بنزین fuel pump

• پمپ هوا air pump

• کویل coil

• انژکتورها injectors

• موتور پله ای stepper motor

• شیر برقی کنیستر canister electro valve

1- رله دوبل: Double Relay
اين رله وظيفه تغذيه جريان الكتريكي به سيستم انژكتوري را در شرايط مختلف كاركرد موتور همانند وضعيت سوئيچ باز، سوئيچ بسته و زمان روشن بودن موتور بعهده دارد.
الف) سويچ بسته، در حالت سويچ بسته يك ولتاژ از رله دوبل براي نگهداري اطلاعات موجود در حافظه ECU به واحد الكترونيك ارسال مي شود.
ب) سويچ باز: در حالت سويچ باز ECU به مدت 3-2 ثانيه براي اجزاي زير ولت ارسال مي‌كند:
- پمپ بنزين
- انژكتورها
- كويل دوبل
- شير برقي كنيستر
- مقاومت گرمكن سنسور اكسيژن
ج) موتور روشن: در اين حالت به طور دائم براي اجزاي سيستم ولتاژ ارسال مي شود

2- شير برقي كنيستر Canister Purge valve
با استفاده از شير برقي كنيستر امكان بازيافت بخارات بنزين جذب شده از باك در داخل كنيستر فراهم مي گردد. بدين ترتيب در زمان باز شدن اين شير بخارات بنزين موجود در كنيستر از طريق مسير هواي ورودي به موتور، وارد موتور شده و در داخل سيلندر مصرف مي‌شوند.

3-لامپ عيب يابي سيستم MIL
اين لامپ در داخل صفحه كيلومتر تعبيه گرديده است. هنگام بروز اشكال در سيستم انژكتوري توسط واحد كنترل الكترونيك روشن شده و با روشن شدن آن راننده متوجه وجود عيب درسيستم انژكتوري خود مي شود

۴-موتور پله ای

وظیفه تنظیم هوای دور آرام را به عده دارد و در سایر مواقع ( در دورهای بالا) در غنی یا رقیق کردن مخلوط نقش دارد.

محل نصب آن در اطاقک شتاب بوده و دارای سوکت مشکی 4 پایه ای میباشد مقاومت پایه های 1-4 و2-3 در حدود 50 تا 52 اهم میباشد .

این موتور با پالس کار میکند . از اتصال برق مستقیم 12 ولت به آن خودداری نمائید .

لازمست که پس از تعویض ، موتور جدید را کالیبره نمائید .

این عمل با یک بار ACTUATOR TEST یا باز نمودن سوئیچ به مدت 10 ثانیه انجام میگردد.

خرابی های موتور پله ای

در صورت از کارافتادن موتور پله ای اتومبيل در دور آرام خاموش میشود .

در صورت کثیف شدن یا گیر کردن پیستونِ آن نوسان دور موتور در حالت آرام بروز مینماید .

همچنین نوسان دور موتور و یکی از دلایل خاموش شدن موتور هنگام کولر گرفتن گیر کردن و کثیفی موتور پله ای میباشد .

از دستکاری نمودن پیستون و حرکت دادن آن با دست خودداری نمائید .

برای تمیز کاری نوک پیستون و نشیمنگاه آن میتوانید از بنزین یا اسپری های مخصوص این کار استفاده نمائید .

۵- انژکتورها

انژکتورها شیرهای برقی هستند که به فرمان ECU ( اتصال ولتاژ منفی یا بدنه به پایه شماره 2 انژکتورها) برای مدت محاسبه شده اقدام به پاشش سوخت تحت فشار به پشت سوپاپ هوا مینمایند .

سوکت خاکستری رنگ 2 پایه دارند که پایه 1 آنها از رله دوبل برق 12+ گرفته و پایه 2 آنها از ECU فرمان پاشش را بصورت پالس منفی میگیرد .

مقاومت سیم پیچ انژکتورها حدود 12 تا 14 اهم است .

انژکتورها ممکن است که بسوزند یا نشتی بیش از حد داشته باشند که در صورت اول موتور 3 کار میکند وچنانچه بیش از یک انژکتور سوخته باشد موتور روشن نمی شود و در صورت دوم موتور غنی کار میکند.

۶-کویل

کویل بصورت یک پارچه برروی سرسیلندر بالای شمعها نصب شده است و دارای یک سوکت مشکی 4 پایه ای است ، پایه 4 برق 12+ ارسالی از رله دوبل ، پایه 1و2 به ترتیب مربوط به سیگنال منفی جرقه 1-4 و 2-3 ارسالی از ECU و پایه 3 مربوط به خازن میباشد .

جرقه کویل ، دوبل است یعنی سیلندرهای 1،4 و 2،3 با هم بطور همزمان جرقه دارند. که یکی از جرقه ها انفجار را انجام میدهد و دیگری هرز میرود .

لازمست که شدت جرقه متناسب با دور موتور متغییر باشد، لذا زمان شارژ کویل بر حسب میلی ثانیه توسط ECU (زمان وصل بودن منفی از ECU به کویل) محاسبه و اعمال میگردد .

*نحوه عملكرد ECU در شرايط مختلف:

- در زمان استارت موتور:

زمانی که سویچ در وضعیت استارت قرار می گیرد ، ECU ولتاژی از طریق ترمینال STA خود دریافت کرده و بر اساس دمای مایع خنک کننده ، طول نبض پایه را تعریف می کند .سپس بر اساس سیگنالهای دریافتی از سنسور دمای هوای ورودی منیفولد ، طول نبض را تنظیم می کند.
وقتی ECU سیگنال NE را از سنسور مکان میل لنگ دریافت می کند ، همه انژکتورها همزمان روشن می شوند . این عمل ، وجود مقدار کافی سوخت برای استارت زدن را تضمین می کند .
در درجه دمای زیر صفر ، طول نبض بشدت افزایش پیدا می کند تا بر مشکل تبخیر نا مناسب سوخت فائق آید .

مقدار سوخت تزريق شده بعد از استارت با توجه به:

دور موتور، دماي مايع سيستم خنك كننده، و همچنين دما و فشا رهواي ورودي تنظيم مي شود. در عين حال مقدار هواي اضافي توسط موتور پله‌اي در دور آرام و با توجه به پارامترهاي عملكردي موتور تعيين مي گردد. پس از استارت زدن و روشن شدن موتور، دور آرام با توجه به دماي مايع خنك كننده موتور تعيين مي‌گردد.

پس از استارت ، ECU مقداری سوخت اضافی برای مدت زمان مشخصی به موتور تزریق می کند تا عملکرد موتور را ثبات بخشد . این سوخت اضافی ، زمان استارت بیشترین مقدار را دارد و با گذشت زمان و گرم شدن موتور ، بتدریج کاهش می یابد . مقدار این سوخت اضافی رابطه عکس با دمای خنک کننده موتور دارد و زمانی که این دما به حدود 80-50 درجه سانتیگراد رسید ،سوخت اضافی قطع می شود .

تصحیحات بر اساس اطلاعات دریافتی از سنسور دمای هوای ورودی :
با افزایش دمای هوا ، چگالی هوای ورودی کاهش می یابد . ECU بر اساس اطلاعات دریافتی از سنسور دمای هوای ورودی ، با تغییر در مدت زمان پاشش ، این تغییرات چگالی را جبران می کند. ECU طوری برنامه ریزی شده است که در دمای 20 درجه سانتیگراد تغییری اعمال نمی کند. زیر 20 درجه طول نبض را افزایش و بالای 20 درجه سانتیگراد ، طول نبض را کاهش می دهد . ( با افزایش طول نبض انژکتور، مقدار پاشش سوخت افزایش می یابد و بالعکس ) .

عملكرد در دورهاي مختلف:در زمان تغييرات لحظه اي موتور (شتابگيري يا كاهش سرعت) مدت زمان تزريق سوخت توسط انژكتورها براساس تغيير در مقادير پارامترهاي زير تعيين مي‌شود:
- دور موتور (بوسيله سنسور دور موتور)
- وضعيت دريچه گاز (بوسيله سنسور موقعيت زاويه اي دريچه گاز(
- فشار هواي ورودي (بوسيله سنسور فشار هواي مانيفولد ورودي)
- دماي مايع خنك كننده (بوسيله سنسور دماي مايع خنك كننده موتور)

کنترل حجم پاشش سوخت :
مقدار سوخت پاشیده شده بستگی به فشار داخل سیستم سوخت رسانی و مدت زمان عملکرد انژکتور دارد . فشار داخل سیستم سوخت رسانی بوسیله رگلاتور فشار کنترل می شود و کنترل مدت زمان عملکرد انژکتورها بر عهده ECU است . مدت زمان عملکرد انژکتورها که گاهی طول نبض هم نامیده شده است ، با واحد میلی ثانیه ( ms ) اندازه گیری می شود .
استارت زدن موتور سرد معمولا نیاز به بیشترین طول نبض دارد . طول نبض اصولا تابعی است از بار موتور و دمای مایع خنک کننده . هر چقدر بار موتور بیشتر بوده و دریچه گاز بیشتر باز باشد ، طول نبض افزایش می یابد .
ECU طول نبض را بر پایه سیگنالهای دریافتی از سنسورها ، شرایط موتور و برنامه های خودش تنظیم می کند.

غنی سازی هنگام افزایش بار موتور :
وقتی ECU تشخیص دهد که بار موتور افزایش یافته ، طول نبض را افزایش می دهد . مقدار سوخت اضافه شده بستگی دارد به اطلاعات رسیده از MAP یا MAF سنسور ، سنسور موقعیت دریچه گاز و سنسور دور موتور .
هنگامی که بار موتور ( و دمای هوای ورودی ) افزایش پیدا می کند ، طول نبض افزایش می یابد . و هنگامی که دور موتور زیاد می شود ، فرکانس پاشش هم به همان نسبت افزایش می یابد .

تنظیمات هنگام شتاب گیری :
هنگام شتاب گیری ، ECU طول نبض را افزایش می دهد و سوخت را غنی می کند تا از ریپ زدن و تعلل موتور جلوگیری شود . این افزایش طول نبض ، به مقدار تغییر وضعیت دریچه گاز و بار موتور بستگی دارد . هر چقدر دریچه گاز بیشتر باز شود و بار موتور بیشتر باشد ، افزایش طول نبض بیشتر خواهد بود .

قطع پاشش سوخت انژكتورها:

1- زمانی که راننده پای خود را روی پدال گاز بر می دارد و دریچه گاز کاملا بسته است و موتور در حال کاهش سرعت است (یا سرازیری ها) ، لزومی به پاشش سوخت نیست . در این حالت ، ECU برای کاهش مصرف سوخت و نیز کاهش آلودگی ، انژکتورها را تحت شرایط خاصی باز نمی کند و پس از مدتی و رسیدن به دور موتور مشخصی (کمتر از ۱۵۰۰rpm) ، پاشش از سر گرفته می شود .
سرعتهایی که در آنها سوخت قطع و دوباره وصل می شود متغییراند و بستگی به دمای مایع خنک کننده ، سیگنال STA و وضعیت کلاچ A/C دارند. ضرورتا وقتی بار موتور زیاد باشد ، ECU پاشش دوباره سوخت را زودتر شروع می کند.
بعضی از خودرو ها هنگامی که دریچه گاز کاملا بسته و اتومبیل در حال کاهش سرعت باشد ، سوخت قطع شده و در این حال اکسیژن زیادی به کاتالیست وارد می شود . برای جلوگیری از این عمل ، در برخی از موتور ها سیستمی بکار گرفته شده که هنگام کاهش شدید سرعت ، مقدار کمی سوخت بوسیله انژکتورها پاشیده شده و سوخت رسانی بکل قطع نمی شود .

2-قطع سوخت به هنگام افزایش بیش از حد دور موتور :
برای جلوگیری از آسیب رسیدن به موتور و جلو گیری از ریسک یاتاقان زدن موتور و یا عدم رسیدن روغن کافی به موتور یک برنامه محدود کننده دور موتور داخل ECU برنامه ریزی شده تا هنگامی که دور موتور از یک حد مشخص فراتر رفت (6000rpm)، برق انژکتورها را قطع کرده تا پاشش سوخت متوقف و دور موتور کاهش یابد . به محض اینکه دور موتور از حد تعیین شده پایینتر آمد ، انژکتورها پاشش سوخت را از سر می گیرند . بطور معمول آستانه فعال شدن این برنامه، بالاتر از خط قرمز مشخص شده بر روی دورسنج موتور است. (ویژگی Cut Off)
3-قطع سوخت هنگام افزایش بیش از حد سرعت اتومبیل :
این سیستم بر روی برخی از اتومبیلها قرار داده شده و عملکرد آن درست مانند سیستم محدود کننده دور موتور است با این تفاوت که بجای دور موتور ، به سرعت اتومبیل حساس است و با خاموش کردن انژکتورها سرعت را محدود می کند .

تنظیمات بر اساس فشار اتمسفر(شرایط جغرافیایی متفاوت) :
هنگامی که فشار جو کاهش یابد ، ECU طول نبض را هم کاهش می دهد تا مقدار سوخت تزریق شده ، متناسب با مقدار هوای ورودی باشد .

تصحیح طول نبض بر اساس نوسانات ولتاژ باتری :
ولتاژ باتری هم در تعیین طول نبض نقش دارد . زمانی که ولتاژ باتری پایین است ، انژکتورها آهسته تر عمل می کنند ( سوزن آهسته تر بالا می آید ) و طول نبض کاهش می یابد ECU باز هم طول نبض را بر اساس اطلاعات متنوع ورودی تصحیح می کند تا مقدار پاشش همیشه با شرایط مختلف متناسب باشد
ECU با در نظر گرفتن ولتاژ پایین سیستم ، مدت زمان پاشش را تنظیم می کند. اگر ولتاژ سیستم کم باشد ، طول نبض افزایش می یابد . اما زمان باز بودن انژکتور و مقدار پاشش آن نسبت به موقعی که ولتاژ نرمال بود یکسان می ماند . ( سرعت باز شده کاهش و طول مدت باز بودن افزایش می یابد و این دو در اصل یکدیگر را خنثی می کنند )

خنثی کردن اثر بخارات بنزین :
زمانی که شیر تخلیه بخارات باز است ، بخارات بنزین از محفظه نگهدارنده بخارات به داخل منیفولد گاز کشیده می شوند . ECU این مسئله را با کوتاه کردن طول نبض انژکتور جبران می کند.

سیستم مدار بسته...
سیستمی که ورودی خود را با توجه به اطلاعات حاصل از خروجی تعریف کند ، سیستم مدار بسته نامیده می شود . سیستم کروز کنترل ، کنترل ضربه سیستم احتراق و سیستم کنترل نسبت هوا به سوخت همه مثالهایی از سیستم های مدار بسته هستند .
اگر ECU نسبت هوا به سوخت را با توجه به اطلاعات رسیده از سنسور اکسیژن یا سنسور نسبت هوا به سوخت تعیین کند ، این سیستم بشکل مدار بسته عمل کرده است .

سیستم کنترل مدار بسته سوخت:
ECU باید با تحت نظر گرفتن اگزوز خروجی موتور ، نسبت هوا به سوخت را بدقت تنظیم کند تا کاتالیست کنورتر بتواند با تمام توان عمل کرده و گازهای مضر خروجی را کاهش دهد.
با دانستن این نکته که یک مخلوط هوا و سوخت غنی به مقدار بیشتری اکسیژن و یک مخلوط رقیق به مقدار کمتری اکسیژن برای احتراق نیاز دارد ، اندازه گرفتن مقدار اکسیژن باقی مانده در مواد حاصل از احتراق ، راهی مناسب برای تشخیص رقیق یا غنی بودن یک مخلوط هوا به سوخت است . در این سیستم ، ECU با استفاده از همین اطلاعات ، نسبت هوا به سوخت را تنظیم می کند .
سنسور اکسیژن ( یا سنسور نسبت هوا به سوخت ) مقدار اکسیژن باقی مانده بعد از احتراق را در جریان خروجی اگزوز می سنجد . ECU با استفاده از اطلاعات بدست آمده از این سنسور و با کنترل زمان عملکرد انژکتورها ، سعی می کند تا به نسبت مطلوب 1/14.7 برسد.
ضرورت این مطلب اینجاست که کاتالیست کنورتر تنها زمانی به بیشترین بازده خود می رسد که این نسبت هوا و سوخت رعایت شود .
می دانیم که موتور ها اغلب به نسبت های هوا به سوخت مختلفی در زمان استارت ، تمام بار و اقتصادی نیاز دارند و این نسبت 1/14.7 تنها شرایط بیشترین بازده کاتالیست را بیان می کند .

استوکیومتری و بازده کاتالیست :
برای اینکه کاتالیست به حد نهایت بازده خود برسد ، نسبت هوا به سوخت باید در شرایط استوکیومتری ( 14.7 واحد وزن هوا به 1 واحد وزن سوخت ) باشد . این مسئله نشان می دهد که چرا ECU سعی می کند که حتی المقدور این نسبت را رعایت کند .

طریقه مدار باز :
ECU در شرایط زیر به طریقه مدار باز عمل می کند :

- زمان استارت
- زمانی که موتور هنوز سرد است
- شتاب گیری ناگهانی
- زمان قطع پاشش سوخت
- زمانی که دریچه گاز تا انتها باز شده است

اگر هیچکدام از شرایط بالا برقرار نبود و بازهم خللی در عملکرد سیستم مدار بسته وجود داشت ، ممکن است ایراد از سنسور اکسیژن یا مدار گرم کننده باشد .

عملکرد سیستم مدار بسته و سنسور اکسیژن :
در عملکرد بطریقه مدار بسته ، ECM از سیگنال ولتاژ سنسور اکسیژن استفاده کرده و تغییراتی در مدت پاشش انژکتورها می دهد . وقتی ولتاژ بیشتر از 450 میلی ولت باشد ، ECU نسبت هوا به سوخت را غنی در نظر گرفته و زمان پاشش ( و به تبع آن مقدار سوخت پاشیده شده ) را کمتر می کند و این عمل را آنقدر ادامه می دهد تا سنسور اکسیژن تغییر وضعیت ( ولتاژ ) داده و سوخت را رقیق اعلام کند . در این حالت ECU مقدار سوخت پاشیده شده را افزایش می دهد تا دوباره سنسور اکسیژن اعلام کند که سوخت غنی شده است . حال ECU به آهستگی مقدار سوخت را کاهش می دهد .
بنابر این نسبت هوا به سوخت واقعی همیشه در اطراف نسبت مطلوب و بسیار نزدیک به آن نوسان می کند .در نتیجه نسبت هوا به سوخت بطور متوسط بر روی 1/14.7 قرار می گیرد و مخلوط مناسبی از گازهای خروجی را برای هرچه بهتر عمل کردن کاتالیست فراهم می کند .
فرکانس این نوسانات بستگی به حجم گازهای خروجی اگزوز ( دور موتور و بار موتور ) ، زمان پاسخگویی سنسور اکسیژن و برنامه های کنترل سوخت ECU دارد .
در حالت خلاص کار کردن موتور ، حجم گازهای خروجی آن کم است و فرکانس تغییرات سنسور اکسیژن کم می شود . زمانی که سرعت موتور افزایش یابد ، فرکانس تغییرات سنسور اکسیژن افزایش می یابد .

عملکرد سیستم مدار بسته و سنسور نسبت هوا به سوخت :
اگر در سیستم مدار بسته بجای سنسور اکسیژن از سنسور نسبت هوا به سوخت استفاده شود ، تصحیح نسبت هوا به سوخت سریعتر و دقیقتر صورت می گیرد . زیرا تغییرات ولتاژ سنسور اکسیژن در شرایط استوکیومتری و در غیر این شرایط یکسان نیست و این امر از دقت کنترل نسبت هوا به سوخت می کاهد و ECU را مجبور می سازد تا مرحله به مرحله مقدار سوخت را تغییر دهد و منتظر تغییر ناگهانی ولتاژ سنسور اکسیژن بماند .
در مقابل ، ولتاژ خروجی یک سنسور نسبت هوا به سوخت همیشه متناسب با نسبت هوا به سوخت است و نوسانی بین نسبت غنی و رقیق رخ نمی دهد . حال ECU دقیقا می داند که چه وقت نسبت هوا به سوخت از نسبت مطلوب منحرف شده و بسرعت زمان عملکرد انژکتورها را تصحیح می کند .
این تصحیح بموقع ، مقدار گازهای مضر خروجی را می کاهد . زیرا ECU بهتر می تواند نسبت مطلوب را رعایت کرده و شرایط مناسبی را برای عملکرد هرچه بهتر کاتالیست فراهم کند.

قسمتهای عمده سیستم سوخت رسانی انژکتوری عبارتند از :

- پمپ سوخت
- رگلاتور فشار
- مدار کنترل فشار سوخت
- لوله های اتصال
- باک
- فیلتر
- دمپر نوسان گیر
- انژکتورها
- سویچ اینرسی

پمپ سوخت :
پمپ سوخت در اغلب اتومبیلها داخل باک بنزین نصب می شود و در سوخت غوطه ور است و سوخت ، پمپ را خنک نگه می دارد و آنرا روان کاری می کند . وقتی موتور روشن می شود و جریان برق به پمپ می رسد ، آرماتور و ایمپلر می چرخند . ایمپلر سوخت را از طریق فیلتر می کشد و سوخت تحت فشار را از خروجی پمپ به بیرون می فرستد .
توان خروجی پمپ طوری طراحی شده تا نیاز موتور را برطرف کرده و وجود مقدار کافی سوخت را در همه حال بیمه کند .
یک سوپاپ یکطرفه بر روی درگاه خروجی پمپ قرار داده شده تا زمانی که موتور خاموش است ، سوخت داخل سیستم همچنان تحت فشار باقی بماند . این کار عمل استارت زدن را بهبود می بخشد و از قفل گازی جلوگیری می کند . بدون وجود این سوپاپ هر بار که موتور استارت زده می شود ، سوخت باید دوباره تحت فشار قرار گیرد و این کار ، زمان استارت زدن را زیاد می کند .
همچنین وقتی یک موتور گرم خاموش می شود ، دمای سوخت درون لوله های اطراف موتور زیاد می شود و وقتی سوخت تحت فشار باشد دمای جوش آن بالا رفته و از تبخیر آن جلوگیری می شود .
وقتی سیستم سوخت رسانی تحت فشار باشد یک سوپاپ اطمینان عمل کرده و از آسیب رسیدن به پمپ جلوگیری می کند .
در بسیاری از مدلها ، پمپ داخل یک مجموعه متشکل از فیلتر ، قسمت فشار ، قسمت ارسال و پمپ قرار گرفته که هر کدام به تنهایی می توانند از مجموعه جدا شده و مورد تعمیر یا سرویس قرار گیرند.

جت پمپ :
جت پمپ یک پمپ اضافی است و موقعی مورد استفاده قرار می گیرد که کف باک بنزین دو قسمتی باشد . بنزین اضافی هنگام بازگشت به باک از یک ونتوری می گذرد و یک ناحیه کم فشار اطراف ونتوری ایجاد می کند . این عمل باعث می شود که سوخت از قسمت B کشیده شده به قسمت A برود .

کنترل پمپ سوخت :
طی سالها مدارات مختلفی برای کنترل پمپ مورد استفاده قرار گرفته اند . که عبارتند از :
- کنترل روشن – خاموش بوسیله ECU

- کنترل روشن – خاموش بوسیله سویچ پمپ
- کنترل روشن – خاموش دو سرعته بوسیله یک مقاومت
- کنترل روشن – خاموش دو سرعته بوسیله ECU
- کنترل روشن – خاموش سه سرعته بوسیله ECU

بهترین راه تشخیص نوع مدار کنترل پمپ اینست که به Evvd آن نگاه کنیم . ( که متاسفانه نویسنده توضیح نداده که Evvd چیست . )
اگر نیاز بود دیاگرامها رو آپلود می کنم .

سویچ اینرسی و نحوه عملکرد آن :
سویچ اینرسی پمپ، زمانی که اتومبیل تصادف می کند وارد عمل شده و با خاموش کردن پمپ از نشت سوخت به بیرون جلوگیری می کند .
سویچ اینرسی تشکیل شده است از یک توپی ، یک میله اتصال همراه فنر ، کنتاکت و سویچ بازگشت به حالت اولیه ( ریست ) .
اگر نیروی حاصل از تصادف به مقداری که از قبل تعیین شده برسد ، توپی حرکت کرده باعث می شود که میله اتصال پایین بیاید و کنتاکت را جدا کند . این عمل باعث می شود که مدار بین ECU و قسمت کنترل پمپ باز شده و پمپ خاموش شود .
اگر سویچ اینرسی پمپ عمل کرده و توپی از جای خود حرکت کند ، براحتی می توان آنرا با حداقل 1 ثانیه نگه داشتن سویچ ریست به حالت اولیه برگرداند .

رگلاتورهای فشار :
رگلاتورهای فشار باید بدقت فشار سوخت را در حد تعیین شده نگه دارند . اهمیت این موضوع به این دلیل است که ECU فشار سوخت را اندازه گیری نمی کند و آنرا همیشه در حد تعیین شده می پندارد. دو نوع رگلاتور وجود دارد ، تلفیقی و ثابت :

رگلاتورهای فشار تلفیقی :
سیستم سوخت رسانی با بازگشت از یک رگلاتور فشار استفاده می کند که بین ریل سوخت و لوله بازگشت به باک قرار گرفته است و به رگلاتور تلفیقی معروف شده است . در این سیستم دو نوع رگلاتور فشار مورد استفاده قرار گرفته است . یکی بوسیله خلاء و دیگری بوسیله فشار اتمسفر کار می کند .
الف – رگلاتورهای تلفیقی خلائی :
در این نوع ، فشار در ریل سوخت با فشار در منیفولد رابطه مستقیم دارد . فشار کم منیفولد ورودی ( مانند زمانی که موتور خلاص کار می کند ) ، دیافراگم را کشیده و فشار فنر را کاهش می دهد . این عمل به مقدار بیشتری از سوخت اجازه بازگشت به باک می دهد و فشار در ریل سوخت کاهش می یابد . باز شدن دریچه گاز ، فشار داخل منیفولد را افزایش می دهد . در این حالت خلاء بر روی دیافراگم کاهش یافته و در نتیجه فشار فنر افزایش می یابد و از بازگشت سوخت به باک جلوگیری کرده و فشار داخل ریل سوخت افزایش می یابد .

ب – رگلاتورهای تلفیقی اتمسفری :
رگلاتورهای تلفیقی اتمسفری ، فشار سوخت را بر اساس تغییرات فشار جو تعریف ( تعیین ) می کنند. در این مدل یک لوله از رگلاتور به مجرای ورودی هوا بین فیلتر هوا و دریچه گاز متصل است .
فشار فنر پشت دیافراگم و فشار هوا ، فشار سوخت را روی مقدار ثابتی نگه می دارد ( 265-226 کیلو پاسکال یا 44- 38 Psi ) .
وقتی فشار هوا تغییر می کند ( مانند زمانی که از جای کم ارتفاع به مکانی مرتفع می رویم ) فشار پشت دیافراگم کاهش یافته و در نتیجه فشار در ریل سوخت نیز کاهش می یابد .

رگلاتورهای فشار ثابت :
سیستم سوخت رسانی بی بازگشت از یک رگلاتور فشار ثابت استفاده می کند که بالای پمپ و درون باک قرار گرفته است .
این نوع از رگلاتور فشار سوخت را صرف نظر از فشار منیفولد ورودی در حد ثابتی نگه می دارد . ( عملکرد آن وابسته به فشار منیفولد نیست ) .
فشار سوخت در این نوع بوسیله فنر داخل رگلاتور تعیین می شود . سوختی که از پمپ می آید بر فشار فنر رگلاتور غلبه کرده و مقداری از آن به باک برگشت داده می شود . در این نوع ، فشار سوخت قابل تنظیم نیست .

کنترل فشار سوخت دمای بالا :
بعضی مو تورها به یک سیستم کنترل فشار سوخت دمای بالا مجهز شده اند که از ایجاد قفل گازی جلوگیری کرده و استارت زدن و کارکرد موتور را بهبود می بخشد .
در این سیستم یک 3 راهه Vsv به مجرای خلاء رگلاتور متصل است . در حالت عادی Vsv خاموش بوده و خلاء منیفولد تعیین کننده عملکرد رگلاتور است . زمانی که موتور گرم شد و دمای مایع خنک کننده به بالای 85 درجه سانتیگراد و دمای هوای ورودی به بالای مقدار تعیین شده رسید ، Vsv بوسیله ECU روشن می شود . مجرای خلاء منیفولد بسته شده و فشار جو بر دیافراگم رگلاتور وارد می شود .این عمل باعث بالا رفتن فشار سوخت شده و از قفل گازی جلوگیری می شود. در این حالت اگر موتور خاموش شده و دوباره روشن شود ( بوسیله راننده ) ، Vsv برای حدود 120 ثانیه روشن می ماند .

خطوط انتقال سوخت و اتصالات :
اتومبیل های امروزی از اجزاء و اتصالات مختلفی برای انتقال سوخت استفاده می کنند . بر حسب مدل اتومبیل و مکان و شرایط قرارگیری قطعه از فولاد یا مواد مرکب استفاده می شود . این مسئله خیلی مهم است که هنگام سرویس خطوط انتقال از دستور العمل تعیین شده پیروی شود .

باک سوخت :
باک سوخت طوری طراحی شده تا سوخت و بخارات آن را با ایمنی تمام نگه دارد . باک بطور معمول مجموعه پمپ و سوپاپهای حفاظتی را نیز در بر می گیرد .

فیلترها :
به طور معمول دو فیلتر در سیستم سوخت رسانی وجود دارد . اولی بر روی درگاه مکش پمپ قرار گرفته و از آسیب رسیدن پمپ توسط آشغالها و مواد زائد موجود در بنزین جلوگیری می کند . دومی بین پمپ و ریل سوخت قرار گرفته و آشغالها و آلودگیها را از رسیدن به انژکتورها باز می دارد . این فیلتر ذرات بسیار ریز را از بنزین می گیرد . زیرا انژکتورها به سوخت تمیز نیاز دارند و در غیر این صورت آسیب می بینند . فیلتر ممکن است بعنوان قسمتی از مجموعه پمپ داخل باک یا خارج از باک در خطوط انتقال منتهی به ریل سوخت قرار گیرد . فیلتر طوری طراحی شده که نیاز به تعمیرات و نگهداری نداشته باشد .
یک فیلتر معیوب از رسیدن سوخت به انژکتورها جلوگیری می کند و موتور ممکن است خوب استارت زده نشود ، ریپ بزند و یا قدرتش کاهش یابد . و یک فیلتر کاملا مسدود شده حتی از روشن شدن موتور جلوگیری می کند .

دمپر نوسان گیر :
باز و بسته شدن سریع انژکتورها باعث نوسان فشار در ریل سوخت می شود . در نتیجه مقدار سوخت پاشیده شده ممکن است بیشتر یا کمتر از مقدار مطلوب باشد . دمپر نوسان گیر که بر روی ریل سوخت نصب شده ، این نوسانات را کاهش می دهد .
زمانی که فشار ناگهان رو به افزایش می رود ، دیافراگم متصل به فنر اندکی به داخل فرو رفته و حجم ریل سوخت را افزایش می دهد . این عمل باعث جلوگیری کوتاه مدت از بالا رفتن بیش از حد فشار می شود .
زمانی که فشار ناگهان کاهش می یابد ، دیافراگم منبسط شده و حجم ریل سوخت را کاهش می دهد که این عمل نیز باعث جلوگیری کوتاه مدت از افت فشار سوخت می شود .
برخی از موتور ها به این دمپر نیاز دارند و برخی دیگر نیاز ندارند .
پیچ بالای دمپر راه آسانی را برای تست فشار سیستم سوخت رسانی فراهم می کند . زمانی که پیچ بالاست این نکته را می رساند که فشار داخل سیستم بیشتر از حد نیاز است . در بیشتر مواقع این تست درست عمل می کند . این پیچ قابل تنظیم نیست و برای کالیبراسیون دمپر در کارخانه مورد استفاده قرار می گیرد .

انژکتور و نحوه کار آن :
انژکتور چیزی جز یک شیر برقی نیست که می تواند در هر ثانیه بارها باز و بسته شود . انژکتور وقتی بوسیله ECU روشن شود ، سوخت را اتمیزه کرده و بداخل منیفولد گاز هدایت می کند . برای هر سیلندر یک انژکتور وجود دارد که در منیفولد گاز قبل از سوپاپ ورودی نصب شده است (در سیستمMPI ) . عایق و درز گیری که بین انژکتور و بدنه منیفولد قرار گرفته ، از نفوذ هوا بداخل منیفولد و سرایت حرارت به انژکتور جلوگیری می کند . لوله سوخت رسان ، انژکتور را محفوظ می دارد و اورینگی که بین انژکتور و لوله سوخت رسان قرار گرفته از نشت سوخت ممانعت می کند .
موتور های مختلف به انژکتور های مختلفی نیاز دارند . انژکتورها طوری طراحی شده اند تا مقدار معینی سوخت را از خود عبور دهند . بعلاوه تعداد سوراخهای نوک انژکتور متناسب با نوع کاربری موتور و مدل آن تغییر می کند .
زمانی که یک انژکتور را تعویض می کنیم ، ضروری است که انژکتور مورد نیاز همان موتور را استفاده کنیم .
داخل انژکتور یک سلونوئید و یک سوپاپ سوزنی شکل قرار گرفته است . مدار انژکتور یک مدار اتصال بدنه است . برای روشن کردن انژکتور ، ECU یک ترانزیستور را روشن کرده که اتصال بدنه را کامل می کند . میدان مغناطیسی حاصل از سلونوئید بر فشار فنر غلبه کرده سوزن را بالا می کشد و سوخت از انژکتور پاشیده می شود . وقتی ECU مدار را خاموش کند ، میدان مغناطیسی از بین رفته و فنر ، سوزن را به پایین فشار می دهد . سوزن در جای خود نشسته و راه عبور سوخت را می بندد.

انواع سیستم سوخت رسانی:

بطور خلاصه هدف استفاده از سیستم سوخت رسانی انژکتوری تزریق مقدار معینی سوخت در زمان مناسب است . تعیین این مقدار و زمان مناسب بر عهده برنامه های ECU است که این عمل را بر پایه اطلاعات ورودی از سنسورها انجام می دهد .
وظیفه این سیستم این است که حجم دقیقی از سوخت را با فشاری معین به هر سیلندر تحویل دهد . همچنین این سیستم باید مطابق با استانداردها و آیین نامه های سلامتی و حفاظت از محیط زیست باشد.

1- سیستم سوخت رسانی با بازگشت :
وقتی که پمپ بوسیله ECU بکار افتد ، سوخت تحت فشار از باک به سمت فیلتر و ریل سوخت و رگلاتور فشار به جریان می افتد . رگلاتور فشار ، فشار سوخت را در ریل سوخت بر مقدار معینی تثبیت می کند . سوخت اضافی که بوسیله موتور مصرف نشده بوسیله یک لوله بازگشت به باک بر میگردد. یک دمپر نوسان کننده که روی ریل سوخت نصب شده ، تغییرات فشار سوخت را گرفته و فشار را یکنواخت می کند . انژکتورها وقتی بوسیله ECU روشن شوند ، سوخت را به منیفولد ورودی ( گاز ) می رسانند . وقتی پمپ خاموش شود ، یک سوپاپ یکطرفه در پمپ بسته می شود و فشار را در سیستم سوخت رسانی حفظ می کند .

2- سیستم سوخت رسانی بی بازگشت :
در این روش وقتی پمپ بوسیله ECU بکار می افتد ، سوخت از پمپ به رگلاتور فشار می رسد . در رگلاتور فشار ، سوخت اضافی به باک بر می گردد و سوخت تحت فشار به خارج از باک ارسال می شود ، از فیلتر و دمپر می گذرد و به ریل سوخت می رسد . و وقتی انژکتورها روشن شدند سوخت به منیفولد پاشیده می شود .
در این سیستم ، فشار سوخت بیشتر از سیستم با بازگشت است ( در حدود 50-44 Psi و 347-301 کیلو پاسکال ) و نیز فشار در آن ثبات بیشتری دارد .
سیستم سوخت رسانی بی بازگشت امروزه محبوبیت بیشتری دارد . زیرا سوختی که توسط موتور گرم شده است به باک بر نمی گردد و به همین دلیل تبخیر سوخت کمتری در آن رخ می دهد . در حالی که در سیستم سوخت رسانی با بازگشت ، سوخت گرم شده توسط موتور به باک بر می گردد و سوخت گرمتر یعنی تبخیر بیشتر .

بخش دوم

انواع سیستم سوخت رسانی انژکتوری :

1- سيستم انژكتوري پاشش تك نقطه اي ( SPFI )

2- سيستم انژكتوري پاشش چند نقطه اي ( MPFI )

3- سيستم انژكتوري پاشش مستقيم گازوئيل (GDI )

GDI

از راست به چپ SPFI_MPFI_GDI

نوعی ترتيب پاشش بصورت 1.3.4.2 ميباشد اين دسته معرف S2000

زمان بندی عملکرد انژکتورها و مدارات کنترل :
طراحی انژکتورها و مدارات کنترل آن و همچنین برنامه ریزی ECU تعیین می کند که هر انژکتور چه زمانی سوخت را به هر سیلندر تحویل دهد .
اگر انژکتور بر اساس مکان زاویه ای میل لنگ عمل کند ، به آن پاشش سنکرونیزه گویند . بنابر کاربردهای مختلف موتور ها ، سه روش اصلی پاشش عبارتند از :
- همزمان
- گروهی
- متوالی
در تمام این روشها ، ولتاژ بوسیله سویچ احتراق یا رله اصلی EFI تامین می شود . و ECU با فعال کردن ترانزیستور اتصال بدنه ( منفی ) ، مدار کنترل را کامل کرده و به این ترتیب انژکتورها را کنترل می کند .
روشهای همزمان و گروهی امروزه منسوخ شده اند و دیگر از آنها استفاده نمی شود .
در روش همزمان تمام انژکتورها همزمان با هم تحریک شده و همگی بوسیله یک مدار کنترل واحد کنترل می شوند . در این روش ، پاشش یکباره در منیفولد هوا در هر چرخه موتور اتفاق می افتد .( SPI )

مطالب مشابه :

سیستم سوخت رسانی انژکتوری... واحد کنترل الکترونیکی ECU :

اطلاع از نمره منفی و جریمه و خلافی خودرو و دریافت شناسه قبض و پرداخت جریمه با تلفن همراه

خوردگی داغ

رزومه محمد یوسفی پور

نمونه آزمون فنی حر فه ای سوالات درسpt آزمایش مایعات نافذ آزمایشات غیر مخرب

فهم بصری گردش کار صنعتی تحت خطای تخمینی بر معماری سرویس گرای توزیع شده:

سیستم اور درایو چیست ؟

انواع سیستم های ترمز ( ABS و EBD) و پایداری خودرو ESP

فناوری اطلاعات و چالش های ظهور و توسعه آن

سیستم سوخت رسانی انژکتوری... واحد کنترل الکترونیکی ECU :

شبیه سازی (ژنتیک)