انواع سیستم سوخت رسانی موتورهای دیزلی

سیستم سوخت‌رسانی قلب تپنده موتورهای دیزلی است. این سیستم وظیفه تأمین سوخت مناسب در زمان و مکان دقیق را برای احتراق درون سیلندر بر عهده دارد. عملکرد درست سیستم سوخت‌رسانی بر روی راندمان، قدرت، آلایندگی و عمر مفید موتور تاثیر مستقیم دارد. در طول سال‌های گذشته، با پیشرفت فناوری، سیستم‌های سوخت‌رسانی دیزلی نیز تحول‌هایی چشمگیر داشته‌اند. از سیستم‌های مکانیکی قدیمی تا سیستم‌های الکترونیکی پیشرفته امروزی، هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.

ما در این مقاله از مجله پارسیان دیزل، قصد داریم انواع سیستم سوخت رسانی موتورهای دیزلی را بررسی کنیم. از سیستم‌های قدیمی که زمانی در بیشتر خودروهای دیزلی استفاده می‌شد تا سیستم‌های مدرن امروزی که به‌گستردگی در خودروهای سنگین و تجهیزات صنعتی به کار می‌روند. همچنین به مقایسه مزایا و معایب هر یک از این سیستم‌ها، چگونگی عملکرد و چگونگی بهینه‌سازی آن‌ها خواهیم پرداخت. در پایان نیز نکاتی در مورد تعمیر و نگهداری سیستم‌های سوخت‌رسانی ارائه خواهیم داد.

معرفی سیستم‌های سوخت‌رسانی قدیمی و جدید در موتورهای دیزلی

انواع سیستم سوخت رسانی موتورهای دیزلی، از گذشته تاکنون تحول‌هایی شگرف را تجربه کرده‌اند. در گذشته، سیستم‌های مکانیکی مبتنی بر پمپ‌های انژکتور خطی یا روتاری، وظیفه تأمین سوخت را بر عهده داشتند. این سیستم‌ها از قطعه‌های مکانیکی جنبنده زیادی تشکیل شده‌بودند و تنظیم دقیق آن‌ها نیازمند سررشته و مهارت زیادی بود. از جمله عیب‌های این سیستم‌ها می‌توان به دقت پایین در تزریق سوخت، حساسیت به تغییر دما و دور موتور، و محدودیت در کنترل دقیق زمان و میزان تزریق اشاره کرد.

با پیشرفت فناوری الکترونیک، سیستم‌های سوخت‌رسانی الکترونیکی جایگزین سیستم‌های مکانیکی قدیمی شدند. این سیستم‌ها از سنسورها، عملگرها و واحد کنترل الکترونیکی (ECU) ساخته شده‌اند که با دقتی بسیار بالا، زمان و میزان تزریق سوخت را کنترل می‌کنند. سیستم‌های الکترونیکی، امکاناتی مانند کنترل دقیق آوانس تزریق، تنظیم فشار سوخت و تطبیق خودکار با شرایط گوناگون کاری را فراهم می‌کنند.

بیشتر بخوانید: بهترین دما برای موتور دیزل برای حفظ عملکرد بهینه آن چقدر است؟

بررسی عملکرد سیستم‌های سوخت‌رسانی مکانیکی

سیستم‌های سوخت‌رسانی مکانیکی، نسل قدیمی‌تر سیستم‌های سوخت‌رسانی در موتورهای دیزلی هستند که بر پایه مکانیزم‌های مکانیکی ساده‌ای کار می‌کردند. در این سیستم‌ها، پمپ انژکتور وظیفه پمپاژ سوخت با فشار بالا و تزریق آن به داخل سیلندر در زمان دقیق احتراق را بر عهده داشت. زمان و میزان تزریق سوخت، توسط تنظیمات مکانیکی دقیق پمپ انژکتور تعیین می‌شد.

پمپ‌های انژکتور در سیستم‌های مکانیکی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شدند: پمپ‌های انژکتور خطی و پمپ‌های انژکتور روتاری. پمپ‌های انژکتور خطی از یک پیستون متحرک استفاده می‌کردند که با حرکت خطی خود، سوخت را به داخل سیلندر پمپاژ می‌کرد. در مقابل، پمپ‌های انژکتور روتاری از یک روتور دوار استفاده می‌کردند که با چرخش خود، سوخت را به صورت پیوسته به پمپ‌های انژکتور فردی منتقل می‌کرد. هر کدام از این پمپ‌های انژکتور، سوخت را به‌صورت جداگانه به سیلندر مربوطه تزریق می‌کرد.

هر دو نوع پمپ انژکتور خطی و روتاری، از طریق میل بادامک به میل لنگ موتور متصل بودند. با چرخش میل لنگ، میل بادامک نیز می‌چرخید و به پمپ انژکتور فرمان می‌داد تا سوخت را در زمان مناسب به سیلندر تزریق کند. تنظیمات مکانیکی پمپ انژکتور، مانند زمان بازشدن و بسته‌شدن سوپاپ‌های تزریق، میزان پیشروی تزریق و فشار تزریق، به صورت دستی و با استفاده از ابزارهای مخصوص انجام می‌شد.

از مزیت‌های سیستم‌های سوخت‌رسانی مکانیکی می‌توان به سادگی ساختار، هزینه پایین تولید و قابلیت اطمینان نسبی آن‌ها اشاره کرد. با این حال، این سیستم‌ها دارای عیب‌هایی نیز بودند. از جمله این عیب‌ها می‌توان به دقت پایین تزریق سوخت، حساسیت به تغییرات دمایی و دور موتور، محدودیت در کنترل دقیق زمان و میزان تزریق و همچنین نیاز به تنظیمات دقیق و دوره‌ای اشاره کرد. به دلیل این محدودیت‌ها، سیستم‌های سوخت‌رسانی مکانیکی به تدریج جای خود را به سیستم‌های سوخت‌رسانی الکترونیکی دادند که دقت و عملکرد بسیار بالاتری داشتند.

بیشتر بخوانید: بررسی کامل انواع سوخت های جایگزین موتور دیزلی

مزایا و معایب سیستم‌های سوخت‌رسانی الکترونیکی

سیستم‌های سوخت‌رسانی الکترونیکی، با استفاده از پیشرفت‌های فناوری الکترونیک، تحولی عظیم در صنعت خودروسازی ایجاد کرده‌اند. این سیستم‌ها نسبت به سیستم‌های مکانیکی، دقت و انعطاف‌پذیری بسیار بالاتری دارند. در سیستم‌های الکترونیکی، یک واحد کنترل الکترونیکی (ECU) وظیفه کنترل دقیق زمان، میزان و فشار تزریق سوخت را بر عهده دارد. ECU با دریافت اطلاعات از سنسورهای مختلف مانند سنسور دمای هوا، سنسور فشار سوخت و سنسور دور موتور، فرمان‌های لازم را به عملگرها ارسال می‌کند تا سوخت به صورت دقیق و بهینه به سیلندرها تزریق شود.

مزیت‌های سیستم‌های سوخت‌رسانی الکترونیکی

• دقت بالا: سیستم‌های الکترونیکی با دقت بسیار بالایی زمان و میزان تزریق سوخت را کنترل می‌کنند که منجر به کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی می‌شود.
• انعطاف‌پذیری: این سیستم‌ها قابلیت تطبیق با شرایط مختلف کاری و بار موتور را دارند و می‌توانند به صورت خودکار پارامترهای تزریق را تنظیم کنند.
• کنترل دقیق آوانس تزریق: با کنترل دقیق آوانس تزریق، می‌توان به بهبود عملکرد موتورهای دیزلی، کاهش صدا و لرزش و افزایش قدرت دست یافت.
• امکان پیاده‌سازی استراتژی‌های کنترل پیشرفته: سیستم‌های الکترونیکی امکان پیاده‌سازی استراتژی‌های کنترل پیشرفته مانند کنترل پس‌سوز و EGR را فراهم می‌کنند.

عیب‌های سیستم‌های سوخت‌رسانی الکترونیکی

• پیچیدگی: ساختار این سیستم‌ها نسبت به سیستم‌های مکانیکی پیچیده‌تر است و عیب‌یابی آن‌ها نیازمند تجهیزات تخصصی است.
• هزینه بالا: هزینه تولید و تعمیر این سیستم‌ها نسبت به سیستم‌های مکانیکی بالاتر است.
• وابستگی به الکترونیک: عملکرد صحیح این سیستم‌ها به سلامت قطعه‌های الکترونیکی وابسته است و هرگونه اختلال در این قطعه‌ها می‌تواند منجر به اختلال در عملکرد موتور شود.

نحوه کار سیستم‌های سوخت‌رسانی Common Rail

سیستم سوخت‌رسانی Common Rail یکی از پیشرفته‌ترین سیستم‌های سوخت‌رسانی در موتورهای دیزلی است. در این سیستم، سوخت با فشار بسیار بالا (حدود ۱۸۰۰ تا ۲۵۰۰ بار) در یک ریل مشترک (Common Rail) ذخیره می‌شود. این ریل زیر فشار ثابت است و سوخت از طریق انژکتورهای الکترونیکی با کنترل دقیق به سیلندرها تزریق می‌شود.

نحوه عملکرد سیستم Common Rail

1. یک پمپ فشار قوی، سوخت را از مخزن سوخت به ریل مشترک پمپ می‌کند و فشار را در ریل ثابت نگه می‌دارد.
2. ریل مشترک یک لوله با مقاومت بالا است که سوخت با فشار بالا را در خود ذخیره می‌کند.
3. انژکتورهای الکترونیکی، تحت کنترل ECU، سوخت را از ریل مشترک دریافت کرده و با باز و بسته کردن سوپاپ‌های خود، سوخت را به صورت دقیق و با فشار بالا به داخل سیلندر تزریق می‌کنند.
4. ECU: واحد کنترل الکترونیکی (ECU) با دریافت اطلاعات از سنسورهای مختلف، زمان و میزان تزریق سوخت را کنترل می‌کند و به انژکتورها فرمان می‌دهد.

مزیت‌های سیستم Common Rail

• امکان کنترل دقیق زمان، میزان و فشار تزریق سوخت در هر سیلندر به صورت جداگانه.

• کاهش قابل توجه آلاینده‌های مضر مانند NOx و ذرات دوده.
• بهبود راندمان موتور و کاهش مصرف سوخت.
• افزایش قدرت و گشتاور موتور در دورهای پایین.

تفاوت سیستم‌های سوخت‌رسانی پمپ و انژکتور با یونیت انژکتور

سیستم‌های سوخت‌رسانی پمپ و انژکتور، دو نوع اصلی از سیستم‌های سوخت‌رسانی مکانیکی هستند که در گذشته در موتورهای دیزلی استفاده می‌شدند. هر دو سیستم بر اساس مکانیزم‌های مکانیکی کار می‌کنند، اما تفاوت‌هایی اساسی در نحوه تامین و تزریق سوخت آن‌ها وجود دارد.

سیستم پمپ و انژکتور

در این سیستم، پمپ سوخت، سوخت را با فشار پایین به پمپ انژکتور منتقل می‌کند. پمپ انژکتور، سوخت را با فشار بالا به سیلندرها تزریق می‌کند و زمان و میزان تزریق را کنترل می‌کند. هر سیلندر دارای یک پمپ انژکتور جداگانه است. تنظیمات سیستم به صورت مکانیکی انجام می‌شود و دقت کمتری نسبت به سیستم‌های الکترونیکی دارد.

سیستم یونیت انژکتور (Unit Injector)

در این سیستم، هر سیلندر یک یونیت انژکتور دارد که شامل یک پمپ فشار قوی و یک انژکتور در یک مجموعه است. پمپ فشار قوی، سوخت را با فشار بالا به انژکتور منتقل می‌کند و انژکتور، سوخت را به صورت مستقیم به سیلندر تزریق می‌کند. کنترل زمان و میزان تزریق توسط عوامل مکانیکی و هیدرولیکی انجام می‌شود.

تفاوت‌های اصلی

• سیستم پمپ و انژکتور پیچیده‌تر است و قطعه‌های بیشتری دارد.
• سیستم یونیت انژکتور دقت کمتری نسبت به سیستم‌های الکترونیکی دارد.
• تنظیمات سیستم پمپ و انژکتور پیچیده‌تر و زمان‌بر است.
• سیستم یونیت انژکتور به‌معمول ارزان‌بهاتر است.

مزایا و معایب

• سیستم پمپ و انژکتور: مزایای این سیستم شامل سادگی ساختار و هزینه تولید پایین‌تر است. اما معایبی مانند دقت پایین، تنظیمات پیچیده و حساسیت به تغییرات دمایی نیز دارد.
• سیستم یونیت انژکتور: مزایای این سیستم شامل سادگی نسبی و هزینه کمتر نسبت به سیستم پمپ و انژکتور است. اما معایبی مانند دقت پایین‌تر نسبت به سیستم‌های الکترونیکی و محدودیت در کنترل دقیق تزریق نیز دارد.

بهینه‌سازی سیستم‌های سوخت‌رسانی در موتورهای دیزلی

سیستم‌های سوخت‌رسانی موتورهای دیزلی از گذشته تاکنون تحولات شگرفی را تجربه کرده‌اند. سیستم‌های مکانیکی قدیمی مانند پمپ و انژکتور و یونیت انژکتور، به دلیل محدودیت‌هایی مانند دقت پایین و تنظیمات پیچیده، جای خود را به سیستم‌های الکترونیکی پیشرفته‌ای مانند Common Rail دادند. سیستم Common Rail  با کنترل دقیق زمان، میزان و فشار تزریق سوخت، به بهبود عملکرد موتور، کاهش آلایندگی و افزایش راندمان کمک شایانی کرده است.

با توجه به روند رو به رشد استانداردهای آلایندگی و تقاضای روزافزون برای موتورهای با راندمان بالا، تحقیقات و توسعه در زمینه سیستم‌های سوخت‌رسانی همچنان ادامه دارد. در آینده‌ای نزدیک، می‌توان انتظار داشت که شاهد ظهور فناوری‌های جدیدتری مانند سیستم‌های تزریق مستقیم سوخت با فشار فوق‌العاده بالا و استفاده از سوخت‌های جایگزین باشیم. این فناوری‌ها به موتورهای دیزلی اجازه می‌دهند تا به طور همزمان به اهداف کاهش آلایندگی و افزایش راندمان دست یابند.

تعمیر و نگهداری سیستم‌های سوخت‌رسانی موتور دیزلی

تعمیر و نگهداری سیستم‌های سوخت‌رسانی موتورهای دیزلی برای حفظ عملکرد بهینه و افزایش طول عمر موتور ضروری است. اولین قدم در این روند، بررسی و تعویض منظم فیلتر سوخت است. فیلتر سوخت نقش مهمی در جلوگیری از ورود ذرات مضر و آلودگی‌ها به داخل سیستم انژکتور و پمپ‌های سوخت ایفا می‌کند. همچنین، باید به صورت دوره‌ای سطح سوخت مخزن و وضعیت سیستم‌های مربوط به برگشت سوخت را بررسی کرد تا از هرگونه نشتی یا انسداد احتمالی جلوگیری شود. استفاده از سوخت با کیفیت و مناسب نیز برای جلوگیری از ایجاد رسوبات در داخل سیستم و کاهش فرسایش انژکتورها بسیار مهم است.

در مرحله بعد، توجه به پمپ سوخت و انژکتورها بسیار حائز اهمیت است. باید اطمینان حاصل شود که پمپ‌های سوخت به درستی کار می‌کنند و فشار سوخت مورد نیاز برای احتراق مطلوب را تأمین می‌کنند. در صورت وجود هرگونه نشتی یا عملکرد نامناسب، باید تعمیرات لازم را انجام داد. انژکتورها نیز باید به دقت تنظیم و در صورت نیاز تعمیر یا تعویض شوند تا اطمینان حاصل شود که سوخت به درستی و با دقت لازم درون اتاق احتراق پاشیده می‌شود. رعایت این نکات و انجام تعمیرات دوره‌ای می‌تواند به کاهش مصرف سوخت، افزایش بازدهی موتور و کاهش انتشار آلاینده‌ها کمک کند.

جمع‌بندی

هر دو سیستم پمپ و انژکتور و یونیت انژکتور، نسل قدیمی سیستم‌های سوخت‌رسانی هستند و به دلیل محدودیت‌هایشان، به تدریج جای خود را به سیستم‌های الکترونیکی مانند Common Rail داده‌اند. سیستم‌های الکترونیکی دقت، انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان بسیار بالاتری دارند و به همین دلیل در موتورهای دیزلی مدرن به طور گسترده استفاده می‌شوند.

پیشروموتور پارسیان دیزل

سوالات متداول

• سیستم سوخت‌رسانی موتور دیزل چگونه کار می‌کند؟
  سیستم سوخت‌رسانی موتور دیزل وظیفه تامین سوخت مورد نیاز موتور را برای احتراق دارد. این سیستم شامل مخزن سوخت، پمپ‌های سوخت، فیلترها، و انژکتورهاست که سوخت را با فشار بالا به داخل اتاق احتراق پاشیده می‌شود.

• انواع سیستم سوخت‌رسانی در موتورهای دیزلی چیست؟
  دو نوع اصلی سیستم سوخت‌رسانی در موتورهای دیزلی وجود دارد: سیستم انژکتور مکانیکی و سیستم انژکتور الکترونیکی. سیستم مکانیکی از پمپ‌های فشار قوی برای ارسال سوخت به انژکتورها استفاده می‌کند، در حالی که سیستم الکترونیکی از کنترل‌های الکترونیکی برای دقت بیشتر در تزریق سوخت بهره می‌برد.
• تفاوت بین پمپ انژکتور و ریل مشترک چیست؟
  پمپ انژکتور سیستمی است که در آن یک پمپ مستقل برای هر انژکتور وجود دارد، در حالی که سیستم ریل مشترک از یک منبع مشترک برای تمام انژکتورها استفاده می‌کند، که به آن‌ها امکان می‌دهد سوخت را با فشار بسیار بالا دریافت کنند.
• چگونه می‌توان عملکرد سیستم سوخت‌رسانی موتور دیزل را بهبود بخشید؟
  نگهداری منظم شامل تعویض فیلترهای سوخت، بررسی و تنظیم پمپ‌ها و انژکتورها، و استفاده از سوخت با کیفیت بالا از جمله روش‌هایی است که می‌توانند به بهبود عملکرد سیستم سوخت‌رسانی کمک کنند.

• علائم خرابی سیستم سوخت‌رسانی موتور دیزل چیست؟
  کاهش قدرت موتور، افزایش مصرف سوخت، دود زیاد و سیاه از اگزوز، و صدای نامنظم از موتور از جمله نشانه‌هایی هستند که می‌توانند به خرابی در سیستم سوخت‌رسانی اشاره داشته باشند.