درسنامه آموزشی تعمیرات سیستم سوخت و جرقه کلاس دوازدهم مکانیک خودرو

واحد یادگیری 2: شایستگی تعمیر تجهیزات جانبی سیستم سوخت و هوای موتورهای بنزینی

مقدمه

بخشی از افزایش توان در موتورهای احتراق داخلی به سیستم سوخت‌رسانی موتور ارتباط دارد که سیستم‌های مدرن سوخت و هوا رسانی الکترونیکی، تحول زیادی در موتور خودروها و سیستم‌های آن به وجود آورده‌اند در این راستا موتورهایی با قدرت خروجی بالا مصرف سوخت پایین طراحی و به بازار عرضه می‌شود. لزوم کنترل آلایندگی خودروها و تصویب استانداردهای سخت‌گیرانه زیست محیطی در جوامع امروزی، استفاده از سیستم‌های سوخت‌رسانی انژکتوری الکترونیکی را ضرورتی اجتناب ناپذیر ساخته است.

استاندارد عمکلرد

هنر جویان پس از پایان یادگیری این پودمان می‌توانند مراحل عیب‌یابی و رفع عیب تجهیزات جانبی سیستم سوخت و هوارسانی موتورهای انژکتوری را انجام دهند.

انواع تجهیزات جانبی سیستم سوخت‌رسانی خودروهای انژکتوری

سیستم کنترل آلایندگی بخارات سوخت: (کنیستر)

سیستم کنترل آلایندگی بخارات سوخت از رها شدن بخار سوخت تولید شده در مخزن به محیط جلوگیری می‌کند.

نمودار شکل 1، اهمیت سیستم کنیستر در خودرو را نشان می‌دهد.

مسیر بازیافت بخارات مخزن بنزین:

مخزن کنیستر:

کنیستر یک مخزن پلاستیکی بوده که داخل آن پر از دانه‌های فعال کربن است؛ توسط دو شیلنگ، از یک طرف به مخزن و از طرف دیگر به مانیفولد هوای ورودی متصل می‌شود، مجاری آن توسط شیر برقی کنترل می‌شود. وظیفه این مخزن جمع آوری و نگهداری بخارات بنزین و جلوگیری از انتشار بخار بنزین موجود در مخزن می‌باشد.

شیر برقی کنیستر: یک شیر الکترو مغناطیسی است که با فرمان ECU، بخارات جمع آوری شده بنزین در مخزن کنیستر را به سمت مانیفولد هوا و خلأ موتور متصل می‌کند.

سیستم کنیستر به کار رفته در خودروها از ابتدا تا به امروز در سه نوع مختلف ساخته شده که در جدول زیر نشان داده شده است.

OFF-ON (روشن-خاموش)	THERMAL (حرارتی)	DUTY (درصدی)
ساختار داخلی این شیر برقی همانند یک سولنوئید به‌صورت (OFF-ON) عمل می‌کند شیربرقی کنیستر مابین مخزن کنیستر و مانیفولد هوا قرار دارد و با تغذیه 12 ولت عمل می‌نماید. عملکرد آن توسط ECU کنترل شده و به این شیر کنیستر اجازه می‌دهد که بخارات بنزین در مخزن کنیستر با شرایط عملکرد موتور مصرف شود.	در این سیستم یک سوپاپ حرارتی که در زیر مانیفولد قرار دارد با گرم شدن موتور، خلأ موتور را به خروجی مخزن کنیستر متصل می‌کند.	ساختار شیر برقی DUTY از نوع سوپاپ با کنترل درصدی می‌باشد که حجم بخارات سوخت تخلیه شده از کنیستر را کنترل می‌کند وقتی جریان در سیم پیچ وجود ندارد مسیر کاملا مسدود شده وبخارات سوخت به داخل مانیفولد کشیده نمی‌شوند زمانی که جریان در سیم پیچ باشد هوای تولیدی بین مسیر B و A حرکت می‌کند و بخارات سوخت به داخل مانیفولد کشیده می‌شوند. Ecu موتور زمان روشن بودن شیر برقی را مطابق وضعیت عملکردی موتور برای عبور بخارات سوخت تغییر می‌دهد.

زمان تعویض کنیستر:

مطابق استانداردهای معتبر صنایع خودرو سازی، در صورت نشت بنزین از مجرای هوای آزاد و یا تجمع بخار درِ مخزن و انتشار ناگهانی در زمان باز کردن درب آن، استشمام بوی بنزین در اطراف خودرو و یا هرگونه شکستگی روی کنیستر باید نسبت به تعویض آن اقدام شود.

حباب‌گیر بنزین: مجموعه حباب‌گیر بنزین که در شکل 6 نشان داده شده است در حقیقت برای تقطیر اولیه بخارات بنزین و هدایت مازاد بخار بنزین درون مخزن به سمت مخزن کنیستر است.

2- با توجه به نمایش فیلم حباب‌گیر سوخت نقش سوپاپ اطمینان یا اوریفس چیست؟

ساختمان حباب‌گیر بنزین و متعلقات جانبی آن:

سوپاپ واژگونی درِ مخزن (crov): بعضی از درهای مخزن، شیر یک طرفه دارند در صورتی که خودرو واژگون شود این شیر مجرای مخزن را می‌بندد و مانع نشت بنزین و آتش سوزی می‌شود درِ مخزن‌ها با استاندارد آلایندگی یورو 4 و بالاتر از محفظه انبساط به منظور جمع آوری بخارات و ارسال به کنیستر استفاده می‌شود. (شکل 8)

درِ مخزن سوخت:

درِ مخزن در اغلب خودروهای امروزی از نوع ساده بدون سوپاپ می‌باشد و تجهیزات کنترل فشار و سوپاپ واژگونی روی مخزن سوخت بسته می‌شود.

سیستم کنترل آلایندگی محفظه میل‌لنگ (PCV):

در اثر کارکرد موتور، داخل محفظه لنگ به علت نشتی کمپرس و تبخیر روغن، هیدروکربن‌های نسوخته ایجاد می‌شود. برای جلوگیری از رهاسازی آن‌ها و آلودگی هوا می‌بایست اقدامات مؤثری انجام شود. لذا برای تهویه محفظه میل‌لنگ یک شیلنگ از کانال هواکش به درقالپاق سوپاپ متصل شده است. توسط یک مجرا و سوپاپ تهویه، دیگر مانیفولد هوا به مجرای دیگری روی قالپاق سوپاپ و یا محفظه لنگ متصل می‌شود. بنابراین خلأ مانیفولد از طریق این سوپاپ بخارات محفظه لنگ را که با هوای هواکش ترکیب شده است، به داخل مانیفولد مکیده و باعث تهویه محفظه کارتر و جلوگیری از انتشار گازهای داخلی موتور به محیط می‌شود. شکل 12 نوعی سوپاپ PCV و محل قرار گرفتن آن را نشان می‌دهد.

 انواع سیستم تهویه مثبت میل لنگ  (pcv)
- سیستم تهویه با  اریفیس ثابت
- سیستم تهویه با سوپاپ جریان متغیر
- سیستم تهویه دارای جدا کننده داخلی  ( seperoter) یا سایکلون روغن موتور

وظیفه و ساختمان سوپاپ pcv:

سوپاپ pcv معمولاً از یک پلانجر و یک فنر تشکیل شده که با خلأ مانیفولد و فشار فنر، جریان را کنترل می‌کند. نمودار زیر وظایف اصلی سوپاپ PCV را نشان می‌دهد.

سیستم باز خورانی گازهای خروجی (EGR)

بازخورانی، چرخش دوباره گازهای خروجی اگزوز به مانیفولد ورودی می‌باشد. این سیستم در کاهش مقدار اکسید‌های نیتروژن $(N{O_X})$ که یکی از خطرناک‌ترین گازهای خروجی اگزوز می‌باشد بسیار مؤثر است. اکسیدهای نیتروژن زمانی که دما در محفظه احتراق بالا $(1370{}^ \circ C)$ می‌رود تولید می‌شود.

در سیستم EGR یک لوله برگشت دود قرار داده شده است. قسمتی از گازهای خروجی اگزوز (حدود 5 الی 15 درصد) را که در حال خروج از مانیفولد دود می‌باشند از طریق یک مجرا که توسط شیر EGR کنترل می‌شود دوباره وارد مانیفولد هوا می‌کند، ورود این مقدار دود به داخل هوایی که می‌خواهد وارد سیلندرها شود باعث کاهش دمای حاصل از احتراق می‌شود.

شکل 16 اجزای نوعی شیر برقی EGR را نشان می‌دهد.

انواع EGR از نظر محل بسته شدن:

EGR و انواع مختلف آن از نظر محل قرار گرفتن روی موتور

انواع EGR از نظر محل قرارگیری روی موتور
داخلی	خارجی
1- سیستم داخلی از یک مجرا استفاده می‌کند که مستقیما از مانیفولد خروجی به سوپاپ ورودی EGR رفته و هیچ قسمت اضافی بیرون موتور ندارد و در داخل خود سرسیلندر تعبیه شده است.	2- شیر اصلی این سیستم خارج از مجموعه سیلندر می‌باشد و از خروجی اگزوز به وسیله مدار جانبی به مانیفولد ورودی متصل می‌شود.

سیستم‌های کنترل EGR:

1- مکانیزم خلائی EGR:

در این نوع یک سوپاپ یا شیر کنترل به نام سوپاپ EGR و دیافراگم استفاده شده است که جریان گازهای اگزوز را به وسیله باز و بسته کردن یک سوپاپ خلائی کنترل می‌کند. زمانی که خلأ مانیفولد از نیروی فنر قوی‌تر می‌شود سوپاپ باز می‌شود و گازهای خروجی اگزوز به مانیفولد هوای ورودی راه پیدا می‌کنند و دارای دو وضعیت فعال یا غیر فعال می‌باشند. ولی در نمونه‌های جدیدتر میزان خلأ روی دیافراگم با ECU و مدار الکترونیکی کنترل می‌شوند.

2- مکانیزم کنترل الکتریکی EGR:

سوپاپ سولنوئیدی کنترل EGR (شیر برقی EGR): این شیر، خلأ عملکردی سوپاپ را مطابق با سیگنال ارسالی از طرف پردازشگر موتور کنترل می‌کند که به دو نوع تقسیم می‌شود.

1- نوع کنترل OFF-ON (روشن - خاموش)
2- نوع کنترل درصدی (duty)

شکل 21 ارتباط بین اجزای جانبی سیستم سوخت و هوا را بیان کنید.

مکانیزم هوارسانی

نمودار تجهیزات هوارسانی

پمپ هوا (PUMP AIR)

پمپ هوا وظیفه تزریق هوای تازه در مانیفولد خروجی (اگزوز) را برای احیای آلاینده‌های اگزوز در شرایط موتور سرد به عهده دارد. در روش پس سوز حرارتی، هوای مکمل را بلافاصله برای ایجاد احتراق ثانویه در گازهای داغ اگزوز به داخل مانیفولد دود تزریق می‌کنند. شکل 22 محل قرار گرفتن پمپ هوا را نشان می‌دهد.

انواع پمپ تزریق هوا: شکل 23 انواع پمپ هوا را نشان می‌دهد.

شیر هوا: یک شیر یک طرفه می‌باشد که بین پمپ هوا و گازهای خروجی موتور قرار داده شده است محل قرار گرفتن این شیر روی سر سیلندر است این شیر مسیر هوای تازه از پمپ هوا را به مانیفولد خروجی کنترل می‌کند.

سیستم شارژ هوای اضافی: وظیفه این سیستم دمیدن هوای اضافی با فشار به داخل سیلندر در شرایط مورد نیاز موتور می‌باشد با این کار قدرت و راندمان حجمی موتور افزایش می‌یابد.

انواع سیستم شارژر هوا: شکل 25 انواع دستگاه‌های ارسال هوای اضافی به موتور را نشان می‌دهد. این دستگاه‌ها به توربو شارژر و سوپر شارژر دسته‌بندی می‌شوند.

ردیف	نام قطعه (توربو شارژر)	ردیف	نام قطعه(سوپر شارژر)
1	مانیفولد دود	1
2		2	لوله رابط به مانیفولد
3		3
4		4
5		5	چرخ دنده رابط
6		6
7		7
8		8
9	فیلتر هوا	9	تسمه تایم

توربو شارژ (Torbo charger)

وظیفه دمیدن هوای ورودی موتور به وسیله نیروگیری از گازهای خروجی اگزوز روی توربو شارژر صورت می‌پذیرد.

ساختمان توربو شارژر:

اجزای اصلی توربو شارژر شامل قطعات زیر می‌باشد.

اجزای سیستم توربو شارژر

حسگر فشار توربو شارژر:

این حسگر روی لوله‌های هوای ورودی به موتور بعد از اینتر کولر قرار می‌گیرد اطلاعات فشار هوای ورودی از پمپ از طریق این حسگر به Ecu موتور ارسال شده و می‌تواند فعال یا غیر فعال شدن توربو شارژر را کنترل کند. (شکل 32)

مکانیزم کنترل فشار خروجی توربو شارژر:

بسیاری از توربو شارژر خودروها یک سوپاپ بای پس و یا گذرگاه فرعی دارند که باعث می‌شود در توربو شارژهای کوچک میزان چرخش و فشار خروجی آن‌ها از حد مجازی تجاوز نکند. در واقع سوپاپ میانبر (bypass) با افزایش فشار خروجی توربو شارژر باز شده و مقداری هوا را خارج می‌کند تا فشار به میزان مجاز برسد.

شیر برقی کنترل دریچه هدر و توربین:

در بعضی از سیستم‌های سوخت‌رسانی با کنترل الکترونیکی یک شیر برقی وجود دارد که به صورت پیوسته به وسیله پالس‌های PWM ارسال شده از ECU کنترل می‌شود. و وظیفه کنترل فشار خروجی توربو شارژر را به عهده دارد. شکل 33 عملکرد این شیر برقی را نشان می‌دهد.

شیر کنار گذر پمپ dump valve:

در موتورهای مجهز به توربو شارژر در حالت تمام بار، فشار هوای ورودی موتور به bar 2/2 افزایش می‌یابد. لذا برداشتن پا از روی پدال گاز و یا تعویض دنده معکوس هوای متراکم بین دریچه گاز و پمپ باعث شکسته شدن پره‌های توربین و یا ایجاد صدا می‌شود برای جلوگیری از این پدیده، ECU با کنترل شیر برقی، هوای متراکم شده را به قبل از ورودی پمپ منتقل می‌کند. (شکل 34)

سیستم خنک‌کن هوای ورودی (اینتر کولر و افتر کولر):

نمودار زیر مزایای سیستم خنک‌کن هوای ورودی را به صورت ساده در عملکرد موتور نشان می‌دهد.

تصاویر شکل 36 یک نوع خنک‌کن هوای ورودی و محل قرارگیری آن را نشان می‌دهد.

سیستم‌های هوای ورودی

در تکنولوژی مانیفولد هوای ورودی متغیر با تغییر طول و شکل مانیفولد ورودی هوا به کنترل قدرت و گشتاور موتور در شرایط مختلف با در نظر گرفتن مصرف سوخت بهینه کمک می‌شود. این تکنولوژی عموماً VIM یا VIS نامیده می‌شود. شکل 37 دو نمونه از مانیفولد متغیر هوای ورودی و شکل 38 تأثیر استفاده از این سیستم در گشتاور موتور را نشان می‌دهد.

در این سیستم دو ورودی هوا وجود دارد که یکی کوتاه و دیگری بلندتر است و به وسیله یک یا دو دریچه کنترل می‌شود.

در دور آرام هوا از مسیر طولانی‌تر به موتور می‌رسد در حالی که در دور بالا و زمانی که موتور تحت فشار است دریچه مسیر کوتاه‌تر باز شده و هوا از مسیر کوتاه‌تر به موتور می‌رسد. گشتاور موتور بسته به بار آن در دورهای مختلف متفاوت است. مثلاً مسیر بلندتر به موتور کمک می‌کند در دور و بار کم گشتاور بهتری داشته باشد در حالی که مسیر کوتاه‌تر برای دورهای بالا و بار زیاد موتور، گشتاور بهتری را ارائه می‌کند. (شکل 39)

شکل 40 نمودار گشتاور و دور در سیستم هوای ورودی متغیر VIS را نشان می‌دهد.

جریان‌های داخلی سیلندر (Tumble)

با توجه به اینکه در زمان سرد بودن موتور میزان مصرف سوخت و آلایندگی موتور بالا می‌باشد، این سیستم با تغییر روش اختلاط سوخت و هوا در زمان سرد بودن موتور و به گردش در آوردن مخلوط سوخت و هوا باعث کاهش مصرف سوخت و میزان آلایندگی موتور می‌شود.

با توجه به شرایط خاص طراحی نمی‌توان از این سیستم در تمامی حالت‌های عملکردی موتور استفاده کرد.

سیستم tumble فقط زمانی که هر سه شرط برقرار باشد فعال می‌باشد:

شکل 42 وضعیت‌های مختلف سیستم TUMBLE که میزان هوای ورودی در دورهای مختلف را نشان می‌دهد.

سیستم‌های مبدل کاتالیست

مبدل کاتالیستی وسیله‌ای است که سر راه خروجی مانیفولد دود قرار می‌گیرد و طی یک سری واکنش‌های شیمیایی، آلاینده‌های خروجی اگزوز را تا حد ممکن کاهش می‌دهد و به گازهای بی‌خطر تبدیل می‌کند.

روش بررسی عملکرد تجهیزات جانبی سیستم سوخت و هوارسانی در موتور بنزینی

روش بررسی و عیب یابی، کنیستر و شیر برقی آن

روش آزمایش کنیستر در حالت موتور خاموش:

بررسی حباب‌گیر مخزن بنزین:

بررسی حباب‌گیر بنزین داخل صندوق عقب:

حباب‌گیر بنزین را از لحاظ اتصال مناسب به بدنه، شکستگی مخزن جدا کننده و سه راهی، پارگی و پوسیدگی شیلنگ‌ها بررسی کنند. در صورت لزوم قطعات را تعویض کنید.

روش بررسی سیستم EGR:

روش بررسی سوپاپ تهویه محفظه لنگ (PCV):

ایراد مشاهده شده	علت بروز ایراد	روش رفع ایراد	توضیحات و تصویر
بیرون پریدن گیج روغن	این ایراد فقط در یک صورت به وجود می‌آید که سوپاپ یک طرفه موجود بین سایکلون و مانیفولد هوا بر عکس مونتاژ شود.	جهت بستن آن اصلاح شود.جهت فلش موجود بر روی سوپاپ یک طرفه می‌بایست به سمت مانیفولد هوا باشد
نشت بخار روغن اطراف سوپاپ PCV و موتور	این ایراد در اثر خرابی اورینگ و ترک داشتن بدنه سوپاپ می‌تواند باشد.	برای رفع ایراد تعویض اورینگ و یا سوپاپ PCV لازم است.

روش بررسی سوپاپ PCV در دورهای مختلف موتور :

برای انجام آزمایش نشتی، خلأئی و عملکرد سوپاپ PCV توسط یک پمپ خلأئی از کتاب راهنمای تعمیرات استفاده شود.

روش بررسی سیستم توربو شارژر

بررسی مجموعه مکانیکی توربو شارژر

روش بررسی تجهیزات الکتریکی و خلأئی مجموعه توربو شارژر

1- با استفاده از دستگاه دیاگ پارامترهای حسگر فشار مانیفولد را در دورهای مختلف موتور بررسی کرده و با جدول استاندارد کتاب راهنمای تعمیرات مقایسه کنید.

2- توسط اهم‌متر و با استفاده از نقشه الکتریکی ارتباط مداری بین حسگر فشار توربو شارژر را بررسی کنید.

3- با استفاده از اهم متر مقاومت الکتریکی شیر برقی کنترل دریچه کنارگذر توربین را اندازه‌گیری کرده و توسط نقشه الکتریکی ارتباط مدار آن را تا ECU بررسی کنید.

روش بررسی مکانیکی مجموعه توربو شارژر

شکل 50 برخی از بررسی‌های مکانیکی مجموعه توربو شارژر را نشان می‌دهد.

بررسی عملکرد مجموعه کاتالیست در کتاب تعمیر موتور بیان شده است.

روش بررسی سیستم پمپ دمنده هوا اگزوز و مدار فرمان آن:

1- بررسی اتصالات پیچ و مهره‌ای پمپ
2- بررسی کانکتور، مدار الکتریکی و مدار خلأئی
3- بررسی وضعیت ظاهری، صدا و لرزش

رفع عیب تجهیزات جانبی بدون باز کردن اجزا

برای کلیه تجهیزات جانبی برای رفع عیب بدون باز کردن مراحل زیر را انجام می‌دهیم:

شکل 52 رفع عیب مکانیکی تجهیزات جانبی بدون باز کردن را نشان می‌دهد.

1- پاک کردن کد خطا با دستگاه عیب‌یاب

2- بررسی استحکام و تمیز کردن کانکتورها

3- گشتاورسنجی اتصالات مکانیکی تجهیزات جانبی

4- بررسی نشتی مدار و رفع عیب آن

ارتباط تجهیزات جانبی سیستم سوخت و هوا با سایر سیستم‌های خودرو

سایر سیستم‌های خودرو	تأثیر تجهیزات جانبی روی سایر سیستم‌ها	تأثیر سایر سیستم‌ها روی تجهیزات جانبی
سیستم مکانیکی موتور	بد کار کردن / افت قدرت / لرزش
سیستم خنک‌کاری موتور		نقص در عملکرد
سیستم اگزوز
باتری و سیستم شارژ
سیستم سوخت‌رسانی
نشان‌دهنده‌های هشداری
مدیریت سوخت و جرقه

بررسی، عیب‌یابی و رفع عیب بدون باز کردن اجزا

روش تعمیر و تعویض تجهیزات جانبی سیستم سوخت و هوارسانی و مدار الکتریکی آن‌ها

پس از تحلیل نتایج آزمایش‌ها و اطمینان از نیاز به باز کردن مجموعه تجهیزات جانبی سیستم سوخت و هوارسانی برای رفع عیب و انجام تعمیرات اقدام به باز کردن این مجموعه می‌شود.

تعمیر و تعویض سیستم کنیستر و شیر برقی آن

قبل از باز کردن مجموعه کنیستر مراحل آماده‌سازی قبل از باز کردن را مطابق کتاب راهنمای تعمیرات انجام داده و سپس با توجه به محل قرار گیری کنیستر، اجزای کنیستر وکنیستر را با توجه به کتاب راهنمای تعمیرات خودرو باز کنید.

تعمیر و تعویض سیستم حباب‌گیر مخزن بنزین

تعمیر و تعویض سیستم EGR و مدار الکتریکی آن

تعمیر و تعویض سیستم سوپاپ تهویه محفظه لنگ PCV

تعمیر و تعویض مجموعه توربو شارژر و مدار الکتریکی آن

تعمیر و تعویض مجموعه پمپ دمنده هوا و مدار الکتریکی آن

تعمیر و تعویض مجموعه اینترکولر و مدار افترکولر

تعمیر و تعویض اجزای تجهیزات جانبی سیستم سوخت و هوارسانی و مدار الکتریکی آن‌ها