اجزای سوزن انژکتور ماشین آلات راهسازی

فواید سوزن انژکتور ماشین آلات راهسازی و معدنی

سوزن انژکتور کاترپیلار اهداف عملکردی برای سیستمهای تزریق سوخت میتواندمتفاوت باشد. همه وظیفه اصلی تأمین سوخت درفرآینداحتراق رابه اشتراک میگذارند ،اماتصمیم گیری درمورد بهینه سازی سیستم خاص است.چندین هدف رقیب مانند:سوزن انژکتور کاترپیلار الکترونیکی دیجیتال مدرن ،این اهداف رقیب رابطورمؤثرتر ومداوم بهینه تر ازسیستمهای تحویل سوخت قبلی (مانند:کاربراتور) میکنند. Carburetors این توانایی راداردکه سوخت رابهتر اتمی کند

ازمزایای سوزن انژکتور کاترپیلار میتوان به پاسخ سریع وراحتتر گازدریچه گاز ،مانند درهنگام انتقال سریع دریچه گاز ،شروع سرما آسانتر ،تنظیم دقیقتر بحساب آوردبرای افراط های دمای محیط وتغییر درفشار هوا ،پایدارماندن درحالت خاموش ،کاهش نیازهای نگهداری و… راندمان سوخت است.

تزریق سوخت هم چنین نیازبه خفه مکانیکی جداگانه ای رابرطرف میکند ،که دروسایل نقلیه مجهزبه کاربراتور بایدباگرم شدن موتور تادمای معمولی تنظیم شود.علاوه براین ،در موتورهای احتراق جرقه ای ،تزریق سوخت مستقیم این مزیت راداردکه میتواند احتراق طبقه بندی شده راتسهیل کندکه بااستفاده ازسوخت سازهاامکانپذیر نیست.

تنهاباآمدن تزریق سوخت چندنقطه ای ،پیکربندیهای خاصی ازموتور مانند:موتورهای بنزینی پنج سیلندردرون خطی برای تولیدانبوه امکانپذیر ترشده است ، زیراآرایشهای سنتی کاروراتور باکارورتورهای یک یادوقلو نمیتوانند حتی توزیع سوخت بین سیلندرها رافراهم کنند ،مگراین که درهرسیلندر ازیک کاربراتور پیچیده تراستفاده میشود.

سوزن انژکتور کاترپیلار هم چنین بدون درنظرگرفتن جهت گیری قادربه کارعادی هستند ، درحالیکه کاربراتورهای دارای شناور قادر بکارکردن بصورت وارونه یاریزگرد نیستند ،مانند آن چه درهواپیماها روبه روهستند.

تزریق سوخت بطورکلی باعث افزایش راندمان سوخت موتورمیشود. بابهبودتوزیع سوخت سیلندر به سیلندر ازتزریق سوخت چندنقطه ای ،به سوخت کم تری برای همان توان خروجی موردنیازاست (هنگامیکه توزیع سیلندر به سیلندر بطورقابل توجهی متفاوت است ،برخی از سیلندرها سوخت اضافی رابعنوان یک عارضه جانبی اطمینان ازهمه استفاده میکنند،سیلندرها سوخت کافی دریافت میکنند).

تولیدگازهای گل خانه ای اگزوز تمیزتراست زیرادقیقتر ودقیق بودن اندازه گیری سوخت ،غلظت فرآورده های احتراق سمی راکه موتور خارج میشوند ،کاهش میدهد. ترکیب پایدارتر وقابل پیش بینی تراگزوز باعث میشود دستگاههای کنترل تولیدگازهای گلخانه ای مانند:مبدلهای کاتالیزوری موثرتر وطراحی سادهترشوند.

تاریخ و توسعه سوزن انژکتور ماشین آلات راهسازی و معدنی

هربرت اكروید استوارت اولین دستگاه راباطرحی شبیه به تزریق سوخت مدرن،بااستفاده از“پمپ تند وتیز”برای اندازه گیری روغن سوخت درفشار زیادبه انژکتور توسعه داد.این سیستم درموتور لامپ داغ مورداستفاده قرارگرفته وتوسط Bosch و Clessie Cummins برای استفاده درموتورهای دیزلی سازگار وبهبودیافته است (سیستم اصلی رودولف دیزل با استفاده ازیک سیستم پیچیده“انفجارهوا” بااستفاده ازهوای کاملاًفشرده شده است. تزریق سوخت تااواسط دهه ۱۹۲۰میلادی مورداستفاده گسترده تجاری درموتورهای دیزلی بود.

استفاده اولیه ازتزریق بنزین غیرمستقیم به سال ۱۹۰۲باز میگردد ، زمانیكه مهندس هواپیمایی Avionفرانسوی لئون لووواسور آن رابرروی پیشران خودهواپیمای پیشگام Antoinette 8V نصب كرد،اولین موتور V8ازهرنوع كه تاكنون به هرمقدار تولیدشده است.

یکیدیگر ازموارداولیه تزریق مستقیم بنزین برروی موتور Hesselman بودکه توسط مهندس سوئدی جوناس هسلمن درسال ۱۹۲۵اختراع شد.موتورهای Hesselman ازاصل فوق العاده لاغری استفاده میکنند. سوخت به انتهای فشارفشرده سازی تزریق میشود ،سپس بایک جرقه جرقه مشتعل میشود. آن هااغلب برروی بنزین شروع میشوند وسپس به دیزل یانفت سفید تبدیل میشوند.

ازتزریق مستقیم سوخت درموتورهای هوایی قابل توجه جنگ جهانی دوم مانندJunkers Jumo 210 ، Daimler-Benz DB 601 ، BMW 801 ، Shvetsov ASh-82FN (M-82FN) استفاده شده است.موتورهای بنزینی تزریق مستقیم آلمانی از سوزن انژکتور کاترپیلار استفاده شده توسط Bosch ازسیستمهای تزریق دیزل استفاده میکردند. نسخه های بعدی Rolls-Royce Merlin و Wright R-3350 ازتزریق سوخت تک نقطه استفاده میكردند ،درزمانیكه “Carburettor Pressure” نامیده میشد. بدلیل روابط زمان جنگ بین آلمان و ژاپن ،میتسوبیشی هم چنین دو موتورهواپیمای شعاعی بااستفاده ازتزریق سوخت داشت ،میتسوبیشی کینزی ومیتسوبیشی کازئی است.

آلفارومئو یکی ازاولین سیستمهای تزریق الکترونیکی (Caproni-Fuscaldo)را درAlfa Romeo 6C 2500 بابدن “Ala spessa”درسال ۱۹۴۰میلز Mille Miglia آزمایش کرد.این موتور دارای شش انژکتور باقدرت الکتریکی بوده وتوسط سیستم پمپ سوخت فشارخون نیمه فشار تغذیه میشود.

سوزن انژکتور ماشین آلات راهسازی و معدنی

یک موتورهواپیمای V8V8 باتزریق سوخت مکانیکی آنتوانت درسال ۱۹۰۹ ،که دریک هواپیمای مونوپلین حفظ شده Antoinette VIIنصب شده است.اختراع تزریق مکانیکی برای موتورهای هواپیمایی بنزین بنزین توسط مخترع فرانسوی پیکربندی موتور V8،لئون لواواصور درسال ۱۹۰۲انجام شد. Levavasseurسری اصلی شرکتهای Antoinetteرااز موتورهای هواپیمای V شکل طراحی کرد وازآن جاییکه Antoinette 8V برای هواپیمااستفاده میشود ،توسط شرکت Antoinette ساخته شدکه Levavasseur نیزطراحی کرده است ،ازسال ۱۹۰۶ شروع به سقوط این شرکت درسال ۱۹۱۰ بااولین موتور V16درجهان کرد. بااستفاده ازتزریق درگاه Levavasseur وتولیدحدود ۱۰۰ اسب بخار(۷۵کیلو وات؛۱۰۱ PS) که در سال ۱۹۰۷مونوپلین Antoinette VII راپرواز میكند.

اولین نمونه ازپس جنگ جهانی اول تزریق مستقیم بنزین درموتور Hesselman بودکه درسال ۱۹۲۵ توسط مهندس سوئدی جوناس هسلمان اختراع شد. موتورهای Hesselmanاز اصل فوق لیسانس سوختگی استفاده میکردند ودرانتهای فشارفشرده سازی ،سوزن انژکتور کاترپیلار میکردند وسپس آن رابایک جرقه جرقه مشتعل میکردند ،اغلب روی بنزین شروع میشد وسپس برای روشن شدن دردیزل یانفت سفید سوار میشد. موتور Hesselmanیک طراحی فشرده سازی کم بودکه برای کارباروغن های سنگین سوخت ساخته شده بود.

تزریق بنزین مستقیم درطول جنگ جهانی دوم تقریباًدرتمام نیروگاه های هواپیمای باتولید بالاترساخته شده درآلمان(راديال گسترده ای که ازBMW 801 استفاده میشود ،استفاده میشود) وخط داخلی معکوس V12 Daimler-Benz DB 601 ، DB 603 وDB 605 رابه همراه دارد. باهمین Junkers Jumo 210G ، Jumo 211 و Jumo 213 که ازاوایل سال ۱۹۳۷ برای هردوJumo 210G وDB 601 شروع میشود،اتحادجماهیر شوروی(شعاع Shvetsov ASh-82FN ، ۱۹۴۳ ، دفترطراحی اتوماسیون شیمیایی – KB Khimavtomatika) وایالات متحده آمریکا(شعاعی رایتل R-3350 دوبلکس سیکلون ،۱۹۴۴).

بلافاصله پس ازجنگ ،استوارت هیلبورن ،میلگردداغ شروع به ارائه تزریق مکانیکی برای اتومبیلهای مسابقه ،اتومبیلهای نمکی ووسایل نقلیه وسط ،بدلیل پشته های سرعت برجسته خودکه به سمت بالاازموتورهایی که در آن استفاده شده بود ،مشهور وبراحتی قابل تشخیص بود.

اولین سوزن انژکتور کاترپیلار مستقیم اتومبیل که برای کاربرروی بنزین استفاده میشدتوسط بوش توسعه داده شد وتوسط Goliath برای خودروهای Goliath GP700 خودو Gutbrod درسال ۱۹۵۲ توسط Goliath معرفی شد.این اساساًیک پمپ تزریق مستقیم دیزل بافشار بالامخصوص روان کاری شده ازاین نوع بود.توسط خلاء پشت شیر​​دریچه گاز کنترل میشود. (دیزل های مدرن فقط مقدارسوخت تزریق شده راتغییر میدهند تاخروجی متغیر باشد ؛دریچه گازوجودندارد.) این سیستم ازپمپ بنزین معمولی استفاده میکند، برای تهیه سوخت به یک پمپ تزریق مکانیکی که دارای پیستونهای جداگانه برای هرانژکتور است برای تحویل بسیاربالافشار تزریق مستقیم به محفظه احتراق.موتوراتومبیل رانی فرمول ۱مرسدس بنز W196 فرمول ۱در۱۹۵۴ ازتزریق مستقیم بوش بدست آمده ازموتورهای هواپیمای جنگ استفاده کرد.بدنبال این موفقیت درمسیر اتومبیل رانی ،۱۹۵۵ مرسدس بنز۳۰۰SL ،اولین خودروی اسپرت تولیدی که ازتزریق سوخت استفاده میکرد ،ازتزریق مستقیم استفاده میکرد. مرسدس بنز ۳۰۰SLRدر سال ۱۹۵۵ ،که درآن استرلینگ ماس باپیروزی درتصادف ۱۹۵۵ میل میلگ وپیرلواگ سقوط کرد ودرفاجعه مانس درسال ۱۹۵۵ درگذشت ،یک موتورتوسعه یافته ازموتور W196 داشت. انژکتورهای سوخت بوش در حفره هاروی دیواره سیلندر مورداستفاده توسط جرقه های جرقه ای درسایرموتورهای شش سیلندر مرسدس بنزقرارگرفتند (شمعهای جرقه ای به سرسیلندرمنتقل شدند).بعداً کاربردهای اصلی سوزن انژکتور کاترپیلار ،روش های ارزان قیمت تزریق غیرمستقیم راطرفداری میکردند.

شورولت برای موتور۲۸۳ V8 خود درسال ۱۹۵۶(سال ۱۹۵۷ درآمریكا) یک گزینه تزریق سوخت مکانیكی ،ساخته شده توسط جنرال موتورزRochester محصولات بخش ارائه داد.این سیستم هوای القایی موتور رابرروی یک قایق “قاشق شکل” هدایت میکندکه متناسب باحجم هوا حرکت میکند. پیستون به سیستم اندازه گیری سوخت متصل میشودکه از طریق لوله های توزیع ، بصورت مکانیکی سوخت رابه سیلندرهامنتقل میکند. این سیستم یک “پالس”یاتزریق متناوب نبود ،بلکه یک سیستم جریان ثابت بود،که ازیک “عنکبوت” مرکزی خطوط تزریق بطورهم زمان سوخت به تمام سیلندرها میزد. کنتور سوخت مقدارجریان رامطابق باسرعت وبارموتور تنظیم میکرد وشامل مخزن سوخت نیز میشدکه شبیه به محفظه شناور کاراباتوربود. این سیستم بااستفاده ازپمپ سوخت فشار قوی خودکه توسط یک کابل ازتوزیع کننده به کنتورسوخت هدایت میشود ،فشارلازم رابرای تزریق فراهم میکند.این تزریق “پورت” است که درآن انژکتورها درمنیفولد ورودی ،بسیارنزدیک شیرورودی قراردارند.

درسال ۱۹۵۶ ،لوکاس سیستم تزریق خودراتوسعه دادکه برای اولین باربرای اتومبیلهای مسابقه ای جگوار درمانس مورداستفاده قرارگرفت. این سیستم متعاقباًباموفقیت در مسابقات فرمول یک اتخاذشد ومسابقات راتوسط کوپر ،BRM ،لوتوس ،برابام ،ماترا وتیرل درسال های ۱۹۵۹ تا۱۹۷۳ تضمین کرد. درحالیکه سیستمهای مسابقه ازیک بادامک سوخت ساده برای اندازه گیری استفاده میکردند ،یک خلاء پیشرفته مبتنی برخلاء Mk 2است .درسال ۱۹۶۷ ،یکی ازاولین اتومبیلهای طراحی شده ژاپنی برای استفاده ازتزریق سوخت مکانیکی،Daihatsu Compagnoبود.

سوزن انژکتور کاترپیلار دیگری که توسط Bosch ساخته شده است به نام Jetronic ،اماتزریق سوخت به درگاه بالای شیرورودی ،توسط بسیاری ازخودروسازان اروپایی بویژه پورشه ازسال ۱۹۶۹ تا۱۹۷۳ درمحدوده تولید۹۱۱ وتاسال ۱۹۷۵ درCarrera 3.0 دراروپا مورداستفاده قرارگرفت. پورشه دراواخر دهه هفتاد واوایل دهه هشتاد به استفاده ازاین سیستم دراتومبیلهای مسابقه خودادامه داد. انواع مختلف مسابقات اتومبیل رانی پورشه مانندانواع ۹۱۱ RSR 2.7 و۳٫۰ ،۹۰۴/۶ ، ۹۰۶ ، ۹۰۷ ،۹۰۸ ، ۹۱۰ ، ۹۱۷ (بطورمعمول در aspirated یا۵٫۵ لیتری/۱۵۰۰ HP توربوشارژ آن) و۹۳۵ همه آن ها ازBosch یا Kugelfischer استفاده کرده اند. تزریق سیستمهای اولیه Bosch Jetronic نیزتوسط Audi ، Volvo ، BMW ، Volkswagen وبسیاری دیگرمورداستفاده قرارگرفت. ازسیستم Kugelfischer نیزتوسط BMW 2000/2002 Tii وبرخی نسخه های پژو ۴۰۴/۵۰۴ و Lancia Flavia استفاده شده است.سیستمی شبیه به پمپ مکانیکی بوش درون خطی توسط SPICAبرای آلفارومئو ساخته شده است ،که درمدل آلفارومئو مونترال ودربازارهای ایالات متحده مدل های ۱۷۵۰ و۲۰۰۰ ازسال ۱۹۶۹ تا۱۹۸۱ مورداستفاده قرارگرفت وهمچنین باعث کاهش مصرف سوخت شد.

تزریق الکترونیکی سوزن انژکتور ماشین آلات راهسازی و معدنی

ازآن جاکه سیستمهای تزریق مکانیکی دارای تنظیمات محدودی برای توسعه مقداربهینه سوخت درموتوراست که بایدتحت شرایط مختلفی کارکند (مانند هنگام شروع کار، سرعت وبارموتور ،دمای جوی وموتور ،دمای هوا ،زمان احتراق وغیره). سیستمهای تزریق سوخت الکترونیکی (EFI)توسعه یافته اندکه به حسگرها وکنترلهای بیشماری متکی هستند. درهنگام کار بایک دیگر ،این قطعات الکترونیکی میتوانندتغییرات راحس کنند وسیستم اصلی مقدارمناسب سوخت موردنیازبرای دستیابی به عملکرد بهترموتور رابراساس “نقشه” ذخیره شده ازتنظیمات بهینه برای شرایط معین محاسبه میکند. درسال ۱۹۵۳ ،شركت بنديكس باكشف انديشه يک سيستم تزريق سوخت الكترونيک بعنوان راهی براي رفع مشكلات شناخته شده كاربرتورهای سنتی شروع بكاركرد.

اولین سیستم تجاری EFI “الکتروژکتور”بودکه توسط شرکت Bendixساخته شد ودرسال ۱۹۵۷توسط شرکت American Motors (AMC) ارائه شد. [۱۷Rebeller Rebel ،موتور۳۲۷ مس جدیدAMC رادرموتور ۵٫۴ لیتری به نمایش گذاشت. الکتروژکتوریک گزینه بود ودارای امتیاز۲۸۸ اسب بخار(۲۱۴٫۸ کیلو وات) بود] EFIحداکثرگشتاور ۵۰۰ دوردردقیقه را پایینتراز موتور معادل کاربوردورتولیدکرد کتابچه راهنمای صاحبان Rebel طراحی وعملکرد سیستم جدیدراتوصیف کرد. یک جعبه کنترل الکترونیکی که درزیرداشبورد قراردارد ، ازاطلاعات حسگرهای مختلفی برای شروع موتور ،کار درکار وشتاب موتوربرای تعیین زمان بهینه شارژسوخت بااستفاده ازبرق انژکتورهااستفاده میکند. هزینه گزینه EFI 395 دلاربود ودر۱۵ ژوئن ۱۹۵۷ دردسترس بود. طبق AMC ، قیمت میتواند بطورقابل توجهی کم ترازگزینه تزریق سوخت مکانیکی شورولت باشد.مشکلات دندانپزشکی الکتروژکتور به این معنااست که فقط اتومبیلهای پیش تولیدمجهز هستند:بنابراین ،تعدادکمی ازاتومبیلهای مجهزبه این خودروهافروخته میشوند وهیچ کدام دردسترس عموم نبودند.سیستم EFI دررامبلر در هوای گرم بسیارخوب عمل کرد ،امادردمای خنکتر شروع به سختی کرد.

کرایسلر Electrojector رادرمدل های ۱۹۵۸ Chrysler 300D ، DeSoto Adventurer ، Dodge D-500 و Plymouth Fury ارائه داد ،که احتمالاً اولین اتومبیلهای سری تولیدشده مجهزبه سیستم EFI است. بنندیکس ساخته شده است.بااینحال ،قطعات الکترونیکی اولیه مساوی باسخت افزارهای سرویس زیرزمینی نبودند وبرای آگاهی ازخواسته های کنترل موتور“درپرواز”خیلی آهسته بودند.بیشتر ۳۵وسیله نقلیه درابتدا مجهز به کاروربوتورهای ۴بشکه ای بودند که مجهزبه میدان بودند.اختراعات ثبت شده الکتروژکتور بعداًبه بوش فروخته شد.

Bosch یک سوزن انژکتور کاترپیلار سوخت الکترونیکی به نام D-Jetronic(D برای Druck ،آلمانی برای “فشار”)ایجادکرد ،که برای اولین باردرVW 1600TL / E درسال ۱۹۶۷استفاده شد. این یک سیستم سرعت /چگالی بود ،بااستفاده ازسرعت وورودی موتور. چگالی هواچندبرابر برای محاسبه سرعت جریان“جرم هوا” ودرنتیجه نیازهای سوخت.این سیستم توسط VW ،مرسدس بنز ،پورشه ،سیتروئن ،Saab وVolvo به تصویب رسید. لوكاس قبل ازجابه جایی به موتورL-Jetronic درسال ۱۹۷۸ روی موتورXK6 ،سیستم تولید دراتومبیل های جاگوار راصادركرد ، ابتدابصورت D-Jetronic.

بوش بااستفاده ازسیستمهای K-Jetronic وL-Jetronic برای سال ۱۹۷۴ سیستم D-Jetronic راکنارگذاشت ، اگرچه برخی ازاتومبیلها(مانند Volvo 164) برای چندسال دیگر استفاده ازD-Jetronic راادامه دادند. درسال ۱۹۷۰،کوپه ایسوزو ۱۱۷ بایک موتور تزریق سوخت D-Jetronic باBosch عرضه شدکه فقط درژاپن فروخته میشد. درسال ۱۹۸۴ ،مریخ نوردتزریق سوخت الکترونیکی لوکاس ،که براساس برخی اختراعات L-Jetronicانجام شده بود ،به موتورسری S همان طورکه درمدل ۲۰۰ استفاده شده بود ،نصب کرد.

کاربراتور سوزن انژکتور ماشین آلات راهسازی و معدنی

دردهه های ۱۹۷۰ و۱۹۸۰ درایالات متحده وژاپن ،دولتهای فدرال مربوطه مقررات سخت افزاری برانتشار اگزوز رابطور فزاینده وضع کردند. درآن دوره ،اکثریت قریب به اتفاق موتورهای کامیون سبک وبنزینی که ازسوخت بنزین استفاده نمیکنند ،ازتزریق سوخت استفاده نمیکردند. برای رعایت مقررات جدید ،سازندگان خودرواغلب اصلاحات گسترده وپیچیده ای را برای کاربوت موتور(ها)انجام میدهند. درحالیکه یک سیستم کاربراتورساده نسبت به سیستم تزریق سوخت ارزان تراست ،اماسیستمهای پیچیده ترکاروراتور نصب شده در بسیاری ازموتورها دردهه ۱۹۷۰بسیار پرهزینه تر ازکاروربوترهای ساده قبلی بودند.برای رعایت راحتتر مقررات تولیدگازهای گلخانه ای ،تولیدکنندگان خودرو دراواخردهه ۱۹۷۰ نصب سیستمهای تزریق سوخت درموتورهای بنزینی بیش تری راآغازکردند.

سیستمهای تزریق سوخت حلقه بازدرحال حاضرتوزیع سوخت سیلندر به سیلندر وکارکرد موتور درطیف وسیعی ازدما رابهبود بخشیده بودند ،امادامنه بیش تری برای کنترل کافی مخلوط سوخت /هوا ،بمنظور کاهش بیش ترانتشارگازهای خروجی ارائه نمیدهند. سیستمهای تزریق سوخت بعداًباحلقه بسته ،کنترل ترکیبی هوا وسوخت راباحس گراکسیژن گازاگزوز بهبودبخشید. اگرچه بخشی ازکنترل تزریق نیست ،یک مبدل کاتالیزوری باعث افزایش بیش ترمیزان انتشار اگزوز میشود.

تزریق سوخت طی دهه ۱۹۷۰ و۸۰ باسرعت شتاب انجام شد وبازارهای آلمان ،فرانسه وایالات متحده پیش روبودند وبازارهای انگلیس ومشترک المنافع تاحدودی عقب مانده بودند. ازاوایل دهه ۱۹۹۰ ،تقریباًتمام اتومبیلهای مسافربری بنزینی که دربازارهای جهانی اول فروخته میشوند ،به تزریق سوخت الکترونیکی (EFI)مجهزشده اند. دربرزیل ، دردهه ۱۹۹۰ ،اولین اتومبیل مجهزبه EFI که درسال ۱۹۸۹ساخته شد (فولکس واگن گل) ،درسال های ۱۹۹۰کامبواتورها کاملاً باتزریق سوخت جایگزین شدند. این کاربراتور درکشورهای درحال توسعه که تولیدگازهای گلخانه ای وسایل نقلیه کنترل نشده است وزیرساخت های تشخیصی وتعمیرپراکنده است ،هم چنان درحال استفاده است. تزریق سوخت بتدریج جایگزین کاربراکتورها دراین کشورها میشود ،زیرامقررات انتشار رابه طورمفهومی مشابه آن چه دراروپا ،ژاپن ،استرالیا وآمریکای شمالی اعمال میشود ،اتخاذ میکنند.

اجزای سیستم سوزن انژکتور ماشین آلات راهسازی و معدنی

روندتعیین مقدارلازم سوخت وتحویل آن به موتور ،بعنوان اندازه گیری سوخت شناخته میشود. سیستمهای تزریق اولیه از روشهای مکانیکی برای اندازه گیری سوخت استفاده میکردند ،درحالیکه تقریباًتمام سیستمهای مدرن ازاندازه گیری الکترونیکی استفاده میکنند.

میزان سوخت سوزن انژکتور

عامل اصلی مورداستفاده درتعیین میزان سوخت موردنیاز موتور ،مقدار(وزن) هوااست که توسط موتوربرای استفاده دراحتراق وارد میشود. سیستمهای مدرن برای ارسال این اطلاعات ازواحدسنسور جریان هوااستفاده میکنند.داده هایی که میزان توان موردنظر راننده رانشان میدهد(که بعضاًبعنوان “موتور موتور”نیزشناخته میشود) توسط واحدکنترل موتور نیزدرمحاسبه میزان سوخت موردنیازاستفاده میشود. سنسورموقعیت دریچه گاز(TPS) این اطلاعات را ارائه میدهد. سنسورهای دیگر موتورمورداستفاده درسیستمهای EFI شامل یک سنسوردمای خنک کننده ،یک سنسور موقعیت میل لنگ یامیل لنگ (برخی ازسیستمهااطلاعات موقعیت را ازتوزیع کننده دریافت میکنند) ویک سنسوراکسیژن که در سیستم اگزوز نصب شده است بگونه ای که میتوان ازآن برای تعیین استفاده کرد. چقدرسوخت احتراق شده است ،بنابراین عملکرد حلقه بسته راامکانپذیر میکند.

سوخت ازمخزن سوخت (ازطریق خطوط سوخت)منتقل میشود وبااستفاده ازپمپ سوختهای سوخت تحت فشارقرار میگیرد. حفظ فشارصحیح سوخت توسط یک تنظیم کننده فشارسوخت انجام میشود. غالباًاز ریل سوخت برای تقسیم سوخت درتعداد موردنیاز سیلندرهااستفاده میشود. انژکتور سوخت سوخت مایع رابداخل هوای ورودی تزریق میکند (محل انژکتور سوخت بین سیستم هامتفاوت است).برخلاف سیستمهای مبتنی برکاربراتور ،درجاییکه محفظه شناورمخزن فراهم میکند ،سیستمهای تزریق شده سوخت به جریان بی وقفه سوخت بستگی دارد.برای جلوگیری ازگرسنگی سوخت درهنگام استفاده ازنیروهای جانبی G،وسایل نقلیه معمولاًدارای یک وسیله نقلیه ضدافزایش ،معمولاًدر مخزن سوخت یک پارچه میشوند ،اماگاهی اوقات بعنوان یک مخزن کوچک ضداضطراب جداگانه است.

تزریق تک نقطه ای سوزن انژکتور

تزریق تک نقطه ای (SPI)ازیک انژکتور منفرد دربدن دریچه گازاستفاده میکند (همان مکانیکه توسط کاربراتور استفاده میشد).این خودرو دردهه ۱۹۴۰ درموتورهای بزرگ هواپیما(که بعداً آن رافشاردهنده فشار مینامیدند) ودردهه ۱۹۸۰ دردنیای اتومبیل (بانام تزریق بدنه دریچه گازتوسط جنرال موتورز ،تزریق سوختهای مرکزی توسط فورد ،PGM-CARBتوسط هوندا وEGI معرفی شد. مزدا).ازآن جاکه سوخت ازدونده ورودی (مانند سیستم کاربراتور) عبور میکند ،به آن “سیستم منیفولد مرطوب” گفته میشود.توجیه تزریق تک نقطه ای کم هزینه بود. بسیاری ازمؤلفه های پشتیبانی کننده کاربراتور – ماننددستگاه تمیزکننده هوا ،منیفولدورودی ومسیریابی خط سوخت –قابل استفاده مجددهستند. این به تعویق انداخت مجدد وهزینه های ابزارآلات این مؤلفه ها.درطول ۱۹۸۰-۱۹۹۵ ودربعضی ازاتومبیلهای اروپایی دراوایل واواسط دهه ۱۹۹۰تزریق تک نقطه ای بطورگسترده ای دراتومبیلهای مسافری ساخته شده آمریکایی وکامیونهای سبک مورداستفاده قرارگرفت.

تزریق مداوم سوزن انژکتور

دریک سیستم تزریق مداوم ،سوخت درهمه زمان هاازانژکتورهای سوختی ،اماباسرعت متغیرجریان دارد.این برخلاف اکثرسیستم های تزریق سوخت است که سوخت رادرطی پالسهای کوتاه بامدت زمان متفاوت ،باسرعت ثابت جریان درطول هرپالس تأمین میکنند. سیستمهای تزریق مداوم میتوانند چندنقطه یاتک نقطه ای باشند امامستقیم نیستند. رایجترین سیستم تزریق مداوم خودرو Bosch’s K-Jetronic است که درسال ۱۹۷۴معرفی شد. K-Jetronicسال های زیادی بین سال های ۱۹۷۴ واواسط دهه ۱۹۹۰توسط BMW ، Lamborghini ، Ferari ، Mercedes-Benz ، Volkswagen ، Ford ، Porsche، Audiمورداستفاده قرارگرفت.Saab ، DeLorean وVolvo.کرایسلر ازیک سیستم تزریق سوخت مداوم درامپریال ۱۹۸۱-۱۹۸۱ استفاده کرد.

درموتورهای هواپیمای پیستونی تزریق سوخت باجریان مداوم رایجترین نوع است.برخلاف سیستمهای تزریق سوخت خودرو ،تزریق سوخت مداوم هواپیماهمه مکانیکی است و به هیچ وجه نیازبه برق ندارد.دونوع متداول وجوددارد:سیستم Bendix RSA وسیستم TCM.سیستم Bendix یک تبارمستقیم ازفشاردهنده فشاراست. امابجای داشتن شیر تخلیه دربشکه ،ازتقسیم کننده جریان نصب شده دربالای موتور استفاده میکند ،که میزان تخلیه راکنترل میکند وبطورمساوی سوخت رادرخطوط تزریق فولادضدزنگ به درگاههای ورودی هرسیلندر توزیع میکند. سیستم TCMحتی سادهتر نیزهست. هیچ دریچه ای ،محفظه فشار ،دیافراگم ودریچه تخلیه وجودندارد. واحدکنترل توسط پمپ سوخت فشارقوی تغذیه میشود. واحدکنترل بسادگی ازشیر پروانه ای برای هوااستفاده میکندکه بااتصال مکانیکی به یک شیردوار برای سوخت وصل میشود. درداخل واحدکنترل محدودیت دیگری است که مخلوط سوخت راکنترل میکند. افت فشاردرمحدودیتهای موجوددرواحد کنترل ،میزان جریان سوخت راکنترل میکند ،بطوریکه جریان سوخت مستقیماً بافشارتقسیم کننده جریان متناسب است. درحقیقت ،اکثرهواپیماهایی که ازسیستم تزریق سوخت TCMاستفاده میکنند دارای یک جریان سنج سوخت هستندکه درواقع یک فشارسنج درگالن هادر ساعت یاپوند درساعت سوخت کالیبره شده است.

ازسال ۱۹۹۲ تا۱۹۹۶جنرال موتورزسیستمی به نام Central Port Injection یاCentral Port Fuel Injection راپیاده سازی کرد.این سیستم ازلوله هایی باشیرهای پوپر ازیک انژکتور مرکزی برای پاشش سوخت درهردرگاه ورودی استفاده میکند تابدنه دریچه مرکزی فشارسوخت شبیه به سیستم تزریق تک نقطه ای است.CPFI (از۱۹۹۲ تا۱۹۹۵ مورداستفاده قرار میگیرد)یک سیستم آتش سوزی است .

سوزن انژکتور چند منظوره

تزریق سوخت چندمنظوره (MPI) ،هم چنین به نام تزریق سوخت پورت (PFI)،سوخت رابداخل درگاههای ورودی درست بالادست ازشیر ورودی هرسیلندر تزریق میکند ،نه این که دریک نقطه مرکزی دریک مانیفولدورودی باشد.سیستم MPI میتواند پی درپی باشد ،که درآن زمان تزریق هم زمان میشود باسکته مغزی ورودی هر سیلندر.دسته ای ،که درآن سوخت بصورت گروهی به سیلندرها تزریق میشود ،بدون هماهنگی دقیق باسکته مغزی ورودی سیلندرخاص. یاهم زمان ،که درآن سوخت بطورهم زمان به تمام سیلندرهاتزریق میشود. مصرف فقط اندکی مرطوب است وفشارسوخت معمولی بین ۴۰-۶۰ psiجریان دارد.بسیاری ازسیستمهای مدرن EFI ازMPI متوالی استفاده میکنند. بااینحال ،در موتور های بنزینی جدیدتر ،سیستمهای تزریق مستقیم شروع به جایگزینی موتورهای پی درپی میکنند.دریک سیستم ریلی مشترک ،سوخت موجود درمخزن سوخت به هدرمشترک (به نام انباشت کننده)تأمین میشود. این سوخت ازطریق لوله به انژکتور هاارسال میشودکه آن رادرون محفظه احتراق تزریق میکنند. هدردارای شیر تسکین فشاربالا برای حفظ فشاردرهدر وبازگشت سوخت اضافی به مخزن سوخت است. سوخت به کمک نازلی که باشیر سوزنی باز وبسته میشود ،بایک سولونوئید کارمیشود. هنگامیکه سیمانوئید فعال نمیشود ،فنر سوپاپ سوزن رابداخل نازل وارد میکند وازتزریق سوخت داخل سیلندر جلوگیری میکند. سولونوئید سوپاپ سوزن را ازصندلی دریچه بلندمیکند وسوخت تحت فشاردر سیلندر موتورارسال میشود. دیزل های ریلی مشترک نسل سوم از انژکتورهای پیزوالکتریک برای افزایش دقت بیش تراستفاده میکنند ،بافشارسوخت تا ۱۸۰۰باریا ۲۶۰۰۰ psi. تزریق مستقیم سوخت بیش ازسیستم های تزریق غیرمستقیم هزینه دارد: انژکتورها درمعرض گرما وفشار بیش تری قراردارند ،بنابراین موادپرهزینه تر وسیستم های مدیریت الکترونیکی بادقت بالاترمورد نیازهستند.

تمام موتورهای دیزل دارای سوخت تزریق شده درمحفظه احتراق هستند.سیستمهای اولیه ،باتکیه بر انژکتورهای سادهتر ،غالباًدرون یک محفظه فرعی شکل تزریق میشوندتا هوای فشرده شده راپیچانده واحتراق رابهبودبخشد. این تزریق غیرمستقیم بود.بااینحال ،این کارآیی کم تری نسبت به تزریق مستقیم امروزی داشت که درآن شروع احتراق در یک افسردگی (اغلب توروئید)درتاج پیستون صورت میگیرد. درطول تاریخ اولیه دیزل ها،آن هاهمیشه توسط یک پمپ مکانیکی بایک محفظه جداگانه کوچک برای هرسیلندر تغذیه میشدند ،وخطوط سوخت جداگانه و انژکتورهای منفردرا تغذیه میکردند.بیش ترموتورهای دیزلی مدرن ازسیستمهای تزریق مستقیم ریلی یاواحد انژکتور استفاده میکنند. نوع خاصی ازسیستم تزریق مستقیم M-System است که درنیمه دوم قرن بیستم مورداستفاده قرارگرفت.

موتورهای بنزینی مدرن هم چنین ازتزریق مستقیم استفاده میکنندکه به آن تزریق مستقیم بنزین گفته میشود. این مرحله بعدی تکامل ازتزریق سوخت چندنقطه ای است وبااز بین بردن بخش “مرطوب”سیستم القایی درطول مسیرورودی ،کنترل دیگری ازمیزان انتشاردیگر رانشان میدهد.باتوجه به پراکندگی بهتر وهمگن بودن سوخت مستقیم تزریق شده ،سیلندر وپیستون خنک میشوند وازاین طریق میتوان نسبتهای فشرده سازی بالاتر وزمان احتراق زودتر راباخروجی قدرت حاصل افزایش داد. مدیریت دقیقترواقعه تزریق سوخت ،کنترل بهترمیزان انتشار رانیزامکانپذیر میکند. سرانجام ،یک دست بودن مخلوط سوخت باعث میشودنسبت سوخت کم تری نسبت به هوا،که همراه بازمان دقیق احتراق میتوانندراندمان سوخت رابهبود بخشند. درکناراین ،موتور میتواند بامخلوط های طبقه بندی شده (لاغر)کارکند ،وازاین رو ازافت فشار درهنگام بار موتورکم وقطعه جلوگیری میکند. برخی ازسیستمهای تزریق مستقیم دارای انژکتورهای سوخت پیوالکترونیکی هستند. بازمان واکنش بسیارسریع آن ها،میتوان درطی هرچرخه هرسیلندر موتورحوادث تزریق متعددی روی داد.

انژکتورهای چرخان درموتورهای راکت مایع ،توربین گازی ودیزل برای بهبودتمیزه کردن وکارایی اختلاط استفاده میشوند.مولفه سرعت محیط ابتدا باورود پروانه ازطریق ورودیهای مارپیچ یامماس تولیدورق مایع نازک وچرخان تولید میشود. یک هسته توخالی پرازگاز بدلیل نیروی گریز ازمرکز ورق مایع درامتداد خط مرکزی درداخل انژکتور شکل میگیرد. بدلیل وجودهسته گاز ،ضریب تخلیه بطورکلی کم است. در انژکتور چرخش ،زاویه مخروط پاشش بانسبت سرعت محیط به سرعت محورکنترل میشود وبطورکلی درمقایسه با انژکتور های غیرسیگاری گسترده شده است.

تزریق سوخت بدلیل فشارزیاد سوخت مورداستفاده خطرات احتمالی درنگه داری موتور راایجاد میکند. فشارباقی مانده پس ازخاموش شدن موتور مجهزبه تزریق ،میتواند درخطوط سوخت باقی بماند.این فشارباقیمانده بایدتسکین یابد واگر باخونریزی خارجی اینکار صورت گیرد ،سوخت باید بااطمینان نگهداشته شود. اگریک انژکتور سوخت دیزل بافشار بالااز صندلی خودخارج شود ودرهوای آزاد عمل کند ،باجت تزریق هیپودرمیک ،حتی بافشارفقط ۱۰۰ psi (6.9 bar) ،ازطرف اپراتور آسیب وجوددارد. اولین مصدومیت شناخته شده در سال ۱۹۳۷درطی یک عملیات نگه داری موتوردیزل رخ داد.