درسنامه آموزشی تعمیرات سیستم سوخت و جرقه کلاس دوازدهم مکانیک خودرو

واحد یادگیری 4: شایستگی سرویس سیستم سوخت و هوای خودروی دیزل سواری

مقدمه

موتور دیزل یک موتور احتراق تراکمی (CI) Compression-Ignition است که هوای کشیده شده به موتور را تا حد بسیار زیادی (به دلیل بالا بودن نسبت تراکم) فشرده می‌کند. ویژگی اصلی این موتورها یعنی بازده بیشتر که آن هم به دلیل نسبت تراکم بالا می‌باشد؛ موتور دیزل را به عنوان کارآمدترین موتور احتراقی داخلی (ICE) Internal Combustion Engines دسته‌بندی کرده است.

استاندارد عملکرد

پس از پایان این پودمان هنرجو باید بتواند سرویس سیستم سوخت‌رسانی خودروهای سواری دیزلی را انجام دهد.

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سوخت دیزل، مقایسه موتور دیزلی و بنزینی و تاریخچه سیستم سوخت‌رسانی دیزل

کم بودن میزان مصرف سوخت، کاهش آلاینده‌ها در گازهای خروجی اگزوز و نیز کاهش چشمگیر صدا در موتورهای دیزل امروزی، دلیلی بر اهمیت این موتورها می‌باشد و امروزه بیشتر کارخانه‌های خودروسازی نگاه ویژه‌ای به تولید این گونه خودروها دارند. در بیشتر کشورهای پیشرفته جهان هم اکنون استفاده از سواری‌های دیزلی در بخش حمل و نقل شهری و تاکسی‌ها، عمومیت یافته است و به طرف خودروهای لوکس نیز کشیده شده است و خودروهای دیزلی با عملکرد بالا و دوام زیاد دراین شرکت‌ها درحال ساخته شدن می‌باشند. شکل 1 مقطع برش خورده یک نوع موتور دیزل پیشرفته را نشان می‌دهد.

اصول عملکرد و سیکل موتورهای دیزل چهارزمانه

موتور دیزل مانند موتور بنزینی از نوع احتراق داخلی است که با تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی در داخل سیلندر و سپس تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی قدرت لازم را تولید می‌کند. موتورهای دیزل نیز مانند موتورهای بنزینی در سیکل دوزمانه و چهارزمانه ساخته می‌شود که نوع چهارزمانه در خودروهای سواری رایج تر می‌باشد.

- عمل سوختن در مدت زمان طولانی ادامه دارد، به‌طوری که با پایین رفتن پیستون و ازدیاد حجم، فشار احتراق کم نمی‌شود.
- به علت تداوم تزریق سوخت، فشار زمان قدرت تقریبا ثابت بوده و پیستون مدت بیشتری تحت تأثیر فشار احتراق می‌باشد.
- به دلیل تأخیر در اشتعال سوخت و همچنین زمان مورد نیاز برای پاشش سوخت، احتراق تا بخشی از مرحله انبساط (کار) به‌طول می‌انجامد.

موتورهای دیزل و بنزینی

خصوصیات شیمیایی و فیزیکی سوخت‌های هیدروکربنی

تقریباً تمامی سوخت‌های موتور از نفت‌خام مشتق می‌شوند. سوخت‌ها ممکن است به‌صورت جامد، مایع و گاز باشند. نفت خام حدوداً «86٪ کربن و 14٪ هیدروژن» ساخته شده است. در نفت‌خام مولکول‌های هیدروکربن در اندازه‌های گوناگون و به همراه خاک، آب، گوگرد و ناخالصی‌های دیگر یافت می‌شود. نفت خام تا دمایی بیشتر از نقطه جوش سنگین‌ترین هیدروکربن گرم شده و سپس درون برج تقطیر فرستاده می‌شود (شکل 5). هیدروکربن‌های سنگین‌تر در نزدیکی ته برج به دست می‌آیند و هیدروکربن‌های سبک‌تر در نزدیکی بالای برج از آن خارج می‌شوند.

ویژگی‌های فیزیکی سوخت‌های مایع هیدروکربنی
ردیف	ویژگی‌ها	تعریف
1	چگالی ویژه (specific gravity)	نسبت چگالی سوخت در دمای $15/6{}^ \circ C$ به چگالی آب در همان دما است.
2	ارزش حرارتی (heat value)	مقدار انرژی برحسب کیلوکالری یا کیلو ژول که از سوختن یک واحد جرمی یا حجمی سوخت ایجاد می‌شود.
3	فراریت (Volatility)	توانایی تبخیر سوخت، این خاصیت در بنزین اهمیت بیشتری دارد.
4	گرانروی (Viscosity)	مقاومت یک مایع در برابر جریان یافتن است، که بیشتر در سوخت‌های دیزل اهمیت دارد.
5	نقطه شعله وری (Flash Point)	کمترین دمایی که سوخت باید تا آن دما گرم شود تا بالای سطح سوخت یک مخلوط هوا و بخار قابل اشتعال به وجود آید.
6	نفطه ابری (Cloud Point)	دمایی که در آن بلورها در سوخت شروع به ظاهرشدن می‌کنند.
7	نقطه ریزش (Pour Point)	بالاترین دمایی که سوخت از جریان باز می‌ایستد (ژله‌ای شدن).

دلایل استفاده از مکمل‌های سوخت دیزل:

دلایل استفاده از مکمل‌های افزودنی در سوخت دیزل

بالابرنده ستان	محلول ضد ژل	تمیز کننده
افزایش عدد ستان، نرم سوزی و روان‌کاری بهتر، کاهش دود و آلودگی و افزایش توان	ضد ژل و یخ زدگی سوخت، استارت آسان، افزایش کارایی و اطمینان به کار موتور در هوای سرد و حذف آب	افزایش توان، بهینه سوزی سوخت، حذف آلودگی و کثیفی و روان کاری بدون اثر مخرب

عدد ستان سوخت (Cetane Number): سوخت موتورهای دیزل را برحسب عدد ستان آن درجه‌بندی می‌کنند و شاخصی برای کیفیت ضدکوبشی و تأخیر احتراق (Ignition Delay) سوخت‌های دیزل می‌باشد. با ترکیب کردن دو هیدروکربن زیر، سوخت دیزل مورد آزمایش تهیه می‌شود.

1- ستان ${C_{16}}{H_{34}}$ با زنجیره مستقیم (ارزش ستان صد)

2- آلفامتیل نفتالین ${C_{11}}{H_{10}}$ دارای ساختمان حلقوی (ارزش ستان صفر) یا هپتا متیل نونان ${C_{12}}{H_{34}}$ (ارزش ستان 15)

فرایند احتراق در موتورهای دیزلی: احتراق کامل یک سوخت دیزل، هنگامی انجام می‌گیرد که تمام عناصر آن کاملاً بسوزد.

پس معادله موازنه شده واکنش شیمیایی برای احتراق کامل سوخت دیزل (ستان) و هوا را می‌توان به‌صورت زیر نوشت: 

ازت+بخار آب+دی اکسید کربن=هوا+سوخت دیزل (ستان)

${C_{16}}{H_{34}} + \left[ {(24/5){O_2} + (24/5 \times 3/76){N_2}} \right] \to 16C{O_2} + 17{H_2}O + 92/12{N_2}$

محاسبه نسبت (استوکیومتری Stochiometric) هوا به سوخت: نسبت هوا به سوخت، بیشترین تأثیر را روی فرایند احتراق و در نتیجه روی آلودگی‌های دود خروجی اگزوز دارد. برای محاسبه نسبت هوا به سوخت استوکیومتری (احتراق کامل) کافی است که نسبت جرم هوای مصرف شده بر جرم سوخت مصرف شده (در معادله شیمیایی بالا) به دست آورده شود.

نسبت جرم هوا به جرم سوخت $\frac{A}{F}Ratio = \frac{{{m_{air}}}}{{{m_{fuel}}}} = $
$\frac{A}{F}Ratio = \frac{{m\left[ {(24/5)O2 + (24/5 \times 3/76)N2} \right]}}{{mC16H34}}$
$\frac{A}{F} = \frac{{(24/5 \times 32) + (92/12 \times 28)}}{{226}} = 14/88:1$

فاکتور هوای اضافی

فاکتور هوای اضافی به انحراف مقدار واقعی نسبت هوا به سوخت از نسبت تئوری (استوکیومتری) اشاره دارد و با $\lambda $ (لامبدا lambda) نشان داده می‌شود. هوای اضافی در فرایند احتراق سوخت‌های دیزل، بسیاری از آلاینده‌ها را کاهش می‌دهد.

شکل 7 نمودار تأثیر نسبت هوا به سوخت $(\lambda )$ بر روی سه آلاینده اصلی را نشان می‌دهد.

جدول تغییرات نسبت هوا به سوخت در شرایط مختلف کاری موتور
ردیف	شرایط کاری موتور	تغییرات نسبت هوا به سوخت	$\lambda $
1	روشن کردن موتور (استارت)	کاهش $\frac{A}{F}$ یا مخلوط غنی‌تر	$1 \gt \lambda $
2	رانندگی تحت بار زیاد و شتاب‌گیری	کاهش $\frac{A}{F}$ یا مخلوط غنی‌تر	$1 \gt \lambda $
3	رانندگی با سرعت بهینه تحت بار کم	افزایش $\frac{A}{F}$ یا مخلوط رقیق‌تر	$1 \lt \lambda $
4	رانندگی در حالت اوردرایو	افزایش $\frac{A}{F}$ یا مخلوط رقیق‌تر	$1 \lt \lambda $

آلاینده‌های موجود در دود خروجی از اگزوز

آلاینده‌های اصلی را که برای محیط زیست و سلامتی انسان زیان آور هستند به اختصار در جدول زیر شکل 8 نشان می‌دهد.

جدول آلاینده‌های اصلی موجود در دودهای خروجی موتورهای دیزلی

ردیف	آلاینده	دلایل ایجاد آلاینده	پیامدها
1	مونو اکسید کربن $(CO)$	کافی نبودن اکسیژن (نسبت هوا به سوخت پایین)	کشنده، با گلبول‌های سرخ خون ترکیب می‌شود
2	اکسیدهای نیتروژن $(N{O_X})$	حرارت زیاد در محفظه احتراق و شکسته شدن پیوندهای مولکول ازت $({N_2})$	گاز گلخانه‌ای مضر برای لایه ازن و دستگاه تنفسی انسان و تولید باران‌های اسیدی
3	هیدروکربن‌های نسوخته $(HC)$	کافی نبودن اکسیژن (نسبت هوا به سوخت پایین)	ترکیب با هوای محیط و تشکیل مه دود و سرطان‌زا
4	اکسیدهای گوگرد $(S{O_X})$	وجود گوگرد در سوخت و پالایش کم سوخت (بیشتر در سوخت‌های دیزل)	تولید باران‌های اسیدی و خوردگی در قطعات موتور و کاتالیست
5	ذرات جامد و معلق (در موتورهای دیزل ذرات کربن)	ناخالصی و افزودنی‌های موجود در سوخت و احتراق ناقص	تنگی نفس مزمن و سرطان ریه
6	کربن دی اکسید $(C{O_2})$	یکی از خروجی‌های اصلی اگزوز خودروهای احتراقی است.	گاز گلخانه‌ای مضر برای تخریب لایه ازن و افزایش دمای کره زمین

اجزای سیستم‌های سوخت‌رسانی مکانیکی دیزل

1- انواع پمپ‌های انژکتور دیزل مکانیکی پمپ انژکتور (Fuel injection pump)

پمپ انژکتور را می‌توان واحد اصلی سیستم سوخت‌رسانی موتور دیزل نامید، زیرا می‌تواند به تمام نیازهای موتور در شرایط گوناگون حرکتی خودرو (روشن شدن، درجا کار کردن، افزایش سرعت، ازدیاد بار و...) پاسخ دهد. سه وظیفه کلی تمامی پمپ‌های انژکتور در نمودار زیر آورده شده است.

شرکت بوش از سال 1923 با طراحی پمپ‌های انژکتور فشار قوی توانست تحول عظیمی در موتورهای دیزل ایجاد کند.

در نمودار زیر انواع پمپ‌های انژکتور مکانیکی فشار قوی تولیدی این شرکت آورده شده است.

مشخصات کاربردی گروهی از مدل‌های پمپ‌های ردیفی شرکت بوش
مشخصات	پمپ‌های انژکتور ردیفی PE
	M	A	MW	PI	PV
حداکثر فشار تزریق برحسب bar	550	750	1100	950	1300
کاربرد	خودروهای سواری و وانت	وسایط نقلیه تجاری سبک تا متوسط، تراکتورها و موتورهای صنعتی		وسایط نقلیه تجاری سنگین و موتورهای صنعتی
حداکثر توان موتور به ازای هر سیلندر برحسب KW	20	27	36	60	160

پمپ انژکتور ردیفی (PE)

پمپ انژکتور دوار

پمپ انژکتور تک واحدی

پمپ‌های انژکتور تک‌ واحدی دارای یک مجموعه پمپ کننده و فاقد محور بادامک‌دار هستند. ولی با وجود این، از نظر عملکرد با پمپ‌های انژکتور ردیفی مطابقت زیادی دارند. در این نوع پمپ‌ها عامل راه انداز پمپ، بادامکی است که روی میل‌سوپاپ موتور تعبیه شده است. شکل 12 یک نمونه پمپ انژکتور تک واحدی و اجزای اصلی تشکیل دهنده آن را نشان می‌دهد.

سیستم سوخت‌رسانی دیزل با پمپ انژکتور ردیفی: به‌طور کلی در سیستم سوخت‌رسانی دیزل سوخت از باک (مخزن سوخت) به وسیله پمپ اولیه (فشار پایین) از راه لوله‌های انتقال سوخت پس از گذشتن از فیلتر وارد پمپ انژکتور (فشار بالا) می‌شود و سپس پمپ انژکتور سوخت را با فشار زیاد در زمان مناسب به سوخت پاش‌ها (انژکتورها) می‌فرستد. انژکتورها به دلیل مجاری پاشش بسیار ریزی که روی آن‌ها تعبیه شده است، سوخت را به صورت پودرشده و با فشار بالا به محفظه احتراق تزریق می‌کنند، تا فرایند احتراق در سیلندر ایجاد شود.

در شکل 13 اجزای یکی از متداول‌ترین سیستم سوخت‌رسانی دیزل با پمپ انژکتور ردیفی (خطی) In-line injection pump نشان داده شده است.

سیستم سوخت‌رسانی دیزل با پمپ انژکتور دوّار: در شکل 14 اجزای سیستم سوخت‌رسانی دیزل مکانیکی با پمپ انژکتور دوار (Distributor injection pump) نمایش داده شده است. این سیستم نیز مشابه نوع قبلی است با این تفاوت که پمپ دارای یک واحد تولید فشار بالا و یک مکانیزم تقسیم‌کننده سوخت بین انژکتورها است. این پمپ‌ها نسبت به پمپ‌های خطی تنظیمات ساده‌تر داشته و فضای کمتری اشغال می‌کنند و برای خودروهای سواری و دیزل سبک مناسب هستند.

سیستم سوخت‌رسانی دیزل با پمپ و انژکتور یکپارچه (MechanicallyUnit Injection) MUI: این سیستم بیشتر در موتورهای دیزل دیترویت و GM به کار رفته است و وظایف پمپ و انژکتور، در داخل انژکتور ترکیب شده است. در این سیستم حرکت مکانیکی توسط مکانیزم میل بادامک و تایپت به مجموعه پمپ و انژکتور که در سر سیلندر تایپیت قرار دارند منتقل می‌شود. شکل 15 مدار سوخت‌رسانی دیزل مکانیکی با پمپ و انژکتور یک پارچه را نشان می‌دهد.

سیستم سوخت‌رسانی دیزل PT (فشار-زمان)

این سیستم بیشتر در موتورهای دیزل کامینز Cummins به کار می‌رود و به سیستم سوخت‌رسانی (Pressure-Time) PT معروف هستند. مقدار سوخت پاشیده شده در محفظه احتراق به فشار و همچنین طول زمان ارسال سوخت به داخل انژکتور بستگی خواهد داشت. شکل 16 مدار سیستم سوخت‌رسانی PT را نشان می‌دهد. در این سیستم، مکانیزم میل بادامک و تایپیت حرکت مکانیکی را به انژکتورها می‌دهد و افزایش فشار زیادی در انژکتور صورت می‌گیرد. پمپ PT در این سیستم فشار بالایی را تولید نمی‌کند و تایمینگ خاصی بر خلاف پمپ‌های دیگر در زمان بستن روی موتور ندارد.

2- نشانگر مقدار سوخت (fuel gauge)

در خودروهای دیزلی نیز نمایشگر سوخت، میزان سوخت باقی مانده در مخزن سوخت را نمایش می‌دهد. مجموعه نمایشگر مقدارسوخت از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:

- واحد نمایش دهنده (جلو داشبورد) indicator 
- واحد فرستنده (داخل باک) sender 

واحد نمایش دهنده الکترومکانیکی (شکل 17) از نوع آنالوگ‌اند، این نشانگرها عقربه‌ای دارند که مقدار سوخت باقی مانده در مخزن سوخت را نشان می‌دهد. نمایشگر عقربه‌ای دو نوع است: مغناطیسی و ترموستاتیکی یا گرمایی.

نمایشگر دیجیتالی غالبا مقدار سوخت باقی مانده را به صورت نمودارهای میله‌ای (شکل 18)، یا رقمی نشان می‌دهند. واحد فرستنده درون مخزن سوخت ممکن است مجزا یا بخشی از پمپ برقی داخل مخزن باشد. وقتی سطح سوخت در مخزن تغییر می‌کند، شناور در آن بالا یا پایین می‌رود. در نتیجه مقاومت واحد فرستنده تغییر می‌کند و جریان عبوری از واحد روی داشبورد را تغییر می‌دهد. بر اثر تغییر جریان، عقربه حرکت می‌کند و میزان سوخت باقی مانده در مخزن سوخت را نشان می‌دهد. در جدول شکل 19 دو نمونه مدار الکتریکی نمایشگر سوخت الکترومکانیکی و روش کارکرد در دو حالت پر و خالی بودن مخزن سوخت آورده شده است.

3- پمپ اولیه سوخت دیزل (Fuel supply pump)

به‌طور کلی وظیفۀ پمپ اولیه، کشیدن سوخت از مخزن و عبوردادن از فیلتر و رساندن آن به کانال ورودی فشار ضعیف پمپ انژکتور است. شکل 20 یک نمونه مدار سوخت‌رسانی دیزل با پمپ انژکتور ردیفی و پمپ اولیه مکانیکی پیستونی با فشارهای تقریبی در قسمت‌های مختلف مدار را نشان می‌دهد.

نمودار زیر انواع متداول پمپ‌های اولیه به کار رفته در سیستم‌‌های سوخت‌رسانی دیزل را نمایش می‌دهد.

پمپ اولیه پیستونی

این گونه پمپ‌های اولیه بیشتر در پمپ‌های انژکتور ردیفی استفاده می‌شود و روی خود پمپ انژکتور بسته می‌شود و حرکت خود را از دایره خارج از مرکز روی میل بادامک پمپ انژکتور دریافت می‌کند (شکل 21). در جدول شکل 22 سه وضعیت این نمونه پمپ و عملکرد آن توضیح داده شده است.

پمپ اولیه دیافراگمی: این گونه پمپ‌ها بیشتر در سیستم‌های سوخت‌رسانی که دارای پمپ انژکتور یکپارچه، دوار و تک واحدی هستند استفاده می‌شود. روی بدنه موتور قرار می‌گیرند و حرکت خود را از میل بادامک موتور می‌گیرند. نسبت به پمپ‌های پیستونی فشار کمتری تولید می‌کنند. (شکل 23)

4- سوخت پاش دیزل (انژکتور) مکانیکی (injection nozzle)

وظیفه اصلی انژکتور، تزریق سوخت به‌صورت کاملاً پودر شده در محفظه احتراق موتور است. عملکرد صحیح انژکتور تأثیر زیادی در کارکرد موتور دیزل خواهد داشت. مجموعه انژکتور توسط مهره یا به صورت رزوه روی سرسیلندر محکم می‌شود. شکل 24 اجزای تشکیل دهنده مجموعه انژکتور را نشان می‌دهد.

5- شمع گرمکن موتور دیزل در تزریق غیرمستقیم

شمع گرمکن موتور دیزل (Glow plug)

6- اهرم‌بندی گاز و خاموش کن در پمپ‌های انژکتور مکانیکی

در پمپ‌های انژکتور مکانیکی ارتباط پدال گاز و خاموش‌کن به پمپ انژکتور توسط اهرم‌بندی خاصی صورت می‌گیرد (شکل‌های 29 و 30). در اکثر موتورهای دیزل در حالت استارت به طور اتوماتیک مقدار سوخت افزایش می‌یابد. فقط کافی است در موقع استارت پدال گاز تا انتها فشرده شود تا موتور به سهولت روشن شود و در بعضی در زمان استارت اهرم سیمی یا میله‌ای برای افزایش سوخت از طرف راننده حرکت داده می‌شود. در موتورهای دیزل در زمان خاموش کردن موتور باید سوخت قطع شود. به همین منظور از اهرم‌بندی مکانیکی خاموش کن در پمپ‌ها استفاده می‌شود. امروزه بیشتر از مکانیزم خاموش کن برقی در پمپ‌ها استفاده می‌شود (Fuel Shutoff Solenoid) FSS (شکل 33). روی پوسته پمپ انژکتور و اهرم‌بندی‌ها از دو عدد یا بیشتر، پیچ تنظیم استفاده شده است تا تعمیرکار بتواند دورهای حداقل، حداکثر و تمام بار (غنی سوزی) را تنظیم نماید (شکل 29 تا 32).

شکل 34 مدار الکتریکی ساده‌ای از خاموش‌کن برقی را نشان می‌دهد.

وظیفه، ساختمان و عملکرد مخزن سوخت، انواع فیلتر سوخت و هوا، لوله‌ها و اتصالات موتور دیزل

1- مخزن سوخت Fuel Tank

در طراحی خودروی دیزلی سواری، اندازه مخزن سوخت (باک) را طوری تعیین می‌کنند که بتواند سوخت کافی برای مدت زمان مناسب را تأمین کند. میانگین ظرفیت باک در خودروها 45 تا 95 لیتر می‌باشد. در صنعت خودرو از دو نوع باک برای سیستم‌های سوخت‌رسانی استفاده شده است. گروه اول باک‌های فلزی که جنس آن‌ها از ورق‌هایی با آلیاژ فولاد کششی است و گروه دوم باک‌های پلیمری چند لایه (High Density Poly Ethylene HDPE) که از پلی‌اتیلن سنگین هستند. به دلیل وجود ناخالصی‌هایی مانند سولفور و آب در سوخت دیزل و جلوگیری از خوردگی، تا چندی پیش روی سطح داخلی باک‌های فلزی با آلیاژ قلع و سرب (امروزه از آلیاژ روی آهن یا قلع و روی) یا مواد ضدزنگ لایۀ پوششی ایجاد می‌کردند. در کف بعضی از باک‌ها پیچ تخلیه برای تمیز کردن باک تعبیه شده است. لوله خروجی اصلی سوخت به فاصله 15 تا 25 میلی‌متر از کف باک بالاتر قرارگرفته است تا پمپ اولیه سوخت را از ارتفاع بالاتر مکش کند. اطراف لوله خروجی سوخت از توری سیمی استفاده شده است. مجرای دیگری در باک تعبیه شده که به منظور برگشت سوخت‌های اضافی می‌باشد. قسمت داخلی باک توسط لوله یا سوپاپ تعادل فشار (air vent valve) به جو راه پیدا می‌کند. شکل 35 اجزای یک نوع باک در سوخت رسانی دیزل را نشان می‌دهد.

2- لوله و شیلنگ‌های انتقال سوخت

لوله‌های انتقال سوخت در مدار فشار ضعیف یعنی از مخزن تا پمپ فشار قوی از فلز نرم مانند مس، آلومینیوم یا پلاستیک و لاستیک ساخته شده است. قطر لوله‌های فشار ضعیف مختلف بوده و اندازه قطر خارجی آن در حدود 10 الی 15 میلی‌متر و ضخامتی بین 1 تا 2 میلی‌متر دارند. لوله‌هایی که در مدار فشار قوی بین پمپ و انژکتور قرارگرفته‌اند از فولاد خاص و بدون درز مانسمان (Mannesmann) ساخته شده‌اند. یکی از خصوصیات این لوله‌ها ضخیم بودن دیواره آن‌ها بوده که بتوانند در مقابل فشار زیاد مقاومت کنند، شکل 37 لوله و شلنگ انتقال فشار قوی و ضعیف را نشان می‌دهد. طول لوله‌هایی که پمپ‌های فشار قوی را به انژکتورهای مختلف وصل می‌کنند باید تا سر حد امکان با یکدیگر برابر باشند. معمولاً ابعاد لوله‌های فشار قوی $6 \times 2$ یا $6 \times 2/5$ میلی‌متر (عدد اول قطر خارجی و عدد دوم ضخامت دیواره لوله) انتخاب می‌شود. شکل 36 مقاطع برش خورده لوله‌های فشار ضعیف و قوی را نشان می‌دهد.

3- اتصالات در سیستم سوخت‌رسانی دیزل

در مدار فشار ضعیف سیستم سوخت‌رسانی دیزل به دلیل اینکه انتقال سوخت و اتصالات اجزای سیستم به خوبی صورت پذیرد از نوعی اتصال خاص استفاده شده که به اتصال بانجو معروف است. این اتصال شامل یک پیچ سوراخ دار توخالی با یک قطعه واسطه توخالی کروی شکل و دو عدد واشر آب‌بندی (که جنس آن‌ها معمولا مسی، آلومینیومی یا اورینگ لاستیکی) است (شکل 38). اتصالات مدار فشار قوی به صورت مهره و ماسوره‌ای با سطوح آب‌بندی مخروطی در شکل 39 نشان داده شده است.

4- فیلتر سوخت fuel filter

فیلترها از لحاظ جنس واحد فیلترکننده در انواع کاغذی، پنبه‌ای، نمدی، کتانی و فلزی وجود دارند. فیلتر اصلی در سیستم سوخت‌رسانی موتورهای دیزل معمولا یک مرحله‌ای و یا دو مرحله‌ای (با آرایش متوالی و موازی) در مدار سوخت‌رسانی فشار ضعیف به کار رفته است. در مدار فشار ضعیف و روی بعضی از فیلترها سوپاپی بنام سوپاپ سرریز overflow valve استفاده شده است (شکل 41). با وجود سوپاپ سرریز نه تنها مدار خودبه‌خود هواگیری می‌شود بلکه گردش دائمی سوخت باعث خنک شدن کانال مکشی پمپ و اجزای مدار فشار ضعیف می‌شود. 

تجهیزات به کار رفته در فیلتر سوخت: یکی از مشکلات اساسی سوخت دیزل، ژله‌ای شدن (یخ‌زدگی) است. به همین منظور در فیلترهای جدید از یک المنت گرمکن برای جلوگیری از این پدیده استفاده می‌شود. مشکل دیگر سوخت دیزل وجود آب در سوخت می‌باشد که در فیلترها از حسگر هشدار و پیچ تخلیه آب استفاده می‌شود. شکل 42 یک نمونه فیلتر با محفظه آبگیر و حسگر تشخیص آب را نشان می‌دهد. شکل 43 واحد گرمکن سوخت و حسگر دمای سوخت دیزل را در فیلتر مشخص می‌کند. شکل 44 یک نمونه فیلتر مجهز به پمپ الکتریکی کمکی را نمایش می‌دهد.

5- سیستم هوارسانی (Air Filtering System)

صافی هوا مهم‌ترین بخش از سیستم هوارسانی است که با جلوگیری از تنفس هوای دارای گرد و خاک به داخل موتور، از ساییدگی داخلی قطعات موتور جلوگیری می‌کند. امروزه در خودروهای دیزل سواری و تجاری بیشتر از صافی هوای خشک استفاده می‌شود و در برخی از خودروهای سنگین هنوز از صافی هوای روغنی استفاده می‌شود. در خودروهای امروزی گزارش میزان جرم، دما و فشار هوای ورودی و گرفتگی فیلتر برای واحد کنترل الکترونیکی از فاکتورهای مورد نیاز است.

گرفتگی صافی هوا تأثیر بالایی در عملکرد موتور و مصرف سوخت و آلاینده‌های خروجی اگزوز دارد. لذا در برخی سیستم‌های هوارسانی دیزل از اخطاردهنده گرفتگی فیلتر استفاده شده است. در شکل 48 چند نمونه نشانگرهای فیلتر هوا که به صورت مکانیکی و الکترونیکی عمل می‌کنند، نشان داده شده است.

یکی از راه‌های مؤثر افزایش راندمان حجمی، طراحی دقیق سیستم هوارسانی است که گروهی از شرکت‌های تیونینگ با تغییر شکل و هندسه فیلتر سیستم هوارسانی بهینه شده‌ای را طراحی می‌کنند و به‌صورت یک مجموعه در بازار به فروش می‌رسانند. شکل 49 یک نمونه از این تغییر را در موتور نشان می‌دهد.

ارتباط سیستم سوخت‌رسانی دیزل با سایر سیستم‌های خودرو

سیستم سوخت و هوارسانی دیزل ارتباط مهمی با سایر بخش‌های دیگر خودرو داشته است که عملکرد نادرست هر سیستم تأثیر متقابل بر عملکرد دیگری خواهد داشت؛ در نمودار صفحهٔ بعد این ارتباط به صورت ساده نشان داده شده است.

ارتباط سیستم سوخت‌رسانی دیزل با سایر سیستم‌های خودرو

سیستم‌های اصلی خودرو	اثرات سیستم سوخت‌رسانی بر سیستم‌های دیگر	اثرات سیستم‌های دیگر بر سیستم سوخت‌رسانی دیزل
مولد قدرت	1- بالا رفتن دور موتور 2- لرزش موتور 3- ........ 4- ........	1- افزایش گرمای سوخت 2- ...... 3- ......
انتقال قدرت	1- کاهش کشش خودرو 2- ...... 3- ......	1- افزایش مصرف سوخت 2- ....... 3- ......
الکتریکی، الکترونیکی و مدیریت	1- تخلیه باتری بر اثر دیر روشن شدن موتور 2- ..... 3- .....	1- یخ‌زدگی سوخت 2- افت فشار سوخت 3- .....
تعلیق و بدنه	1- ......... 2- .......... 3- ...........	1- کمبود فشار باد تایرها در افزایش مصرف سوخت 2- شل شدن اتصالات

روش، بررسی و تعویض اجزای سیستم سوخت‌رسانی دیزل

در نمودار زیر کلیه قسمت‌هایی که در بررسی و بازدیدهای دوره‌ای باید مورد توجه قرار گیرند آورده شده است.

1- بازدید و سرویس‌های ادواری در سیستم سوخت و هوارسانی دیزل:

ضرورت دارد که طبق جدول ارائه شده، نسبت به انجام سرویس‌های دوره‌ای خودرو اقدام شود. قبل از توجه به دستورات مشترک در نگهداری سیستم سوخت‌رسانی در موتورهای دیزل لازم است به دستورالعمل سرویس و نگهداری هر خودرو که به صورت کتاب راهنما (workshop manual) از طرف سازندگان خودروها ارائه می‌شود توجه داشت (شکل 50). سرویس اجباری خودروهای دیزل هر 5.000 کیلومتر و یا حداکثر هر شش ماه (هر کدام زودتر فرا برسد) می‌باشد. درصورت استفاده درشرایط سخت، هر 2.500 کیلومتر سرویس انجام می‌گیرد.

جدول سرویس دوره‌ای سیستم هوا و سوخت باتوجه به کیلومتر کارکرد در خودروهای دیزلی
موارد مورد بررسی و کنترل	هر 2/5 هزار	هر 5 هزار	هر 20 هزار	هر 25 هزار	هر 40 هزار
پیش صافی پمپ اولیه سوخت	سرویس
صافی هوا		سرویس یا تعویض
اتصالات و کانال‌های هوا		بررسی و کنترل
فیلتر سوخت		تعویض
آب گیر فیلتر		تخلیه
آب و رسوبات باک		تخلیه
نشتی و آب‌بندی لوله، شیلنگ و اتصالات سوخت			بررسی و کنترل
درب باک					سرویس یا تعویض
اتصالات مکانیکی و برقی اهرم گاز، استارت و خاموش‌کن		بررسی و کنترل
فشار پمپ اولیه (مدار فشار ضعیف)				بررسی و کنترل

2- روش بررسی،سرویس و تعویض قطعات در سیستم سوخت و هوارسانی دیزل

سیستم هوارسانی

برای تعویض فیلتر هوای موتور به کتاب سرویس و نگهداری خودروی مورد نظر مراجعه شود.

مخزن سوخت

برای بررسی و سرویس مخزن سوخت خودرو، به کتاب راهنمای تعمیرات خودروی موردنظر مراجعه شود. در شکل 52 برخی مراحل بررسی و سرویس یک نوع مخزن سوخت نشان داده شده است.

فیلتر سوخت

بعضی از خودروهای دیزل دارای دو فیلتر اولیه و ثانویه سوخت هستند. درصورتی که فیلتر اولیه آب داشته باشد چراغ جداکننده آب از گازوئیل روشن می‌شود و اگر فیلتر ثانویه آب داشته باشد چراغ چک روشن می‌شود. بهتر است حتی الامکان حالت دوم ایجاد نشود، که در این صورت امکان اختلال در کارکرد موتور وجود دارد. شکل 55 فیلتر اولیه سوخت با پیچ تخلیه آب را نمایش می‌دهد و شکل 56 فیلتر ثانویه سوخت مجهز به واحد گرمکن، پیچ تخلیه و پمپ دستی سوخت را نشان می‌دهد. شکل 57 اجزای به کار رفته در یک نمونه فیلتر سوخت دیزل را نشان می‌دهد.

برای بررسی و تعویض فیلتر سوخت، به کتاب راهنمای تعمیرات خودروی موردنظر مراجعه شود.

در شکل 53 برخی مراحل بررسی و تعویض یک نوع فیلتر سوخت نشان داده شده است.

روش بررسی نشتی‌یابی سیستم سوخت‌رسانی دیزل

برای انجام نشتی‌یابی مدار سوخت‌رسانی، به کتاب راهنمای تعمیرات خودروی موردنظر مراجعه شود.

بررسی ولتاژ باتری، فیوزها و رله‌ها

در خودروهای دیزل امروزی به دلیل استفاده از حسگرها و عملگرهای برقی میزان ولتاژ خروجی آلترناتور و شارژ باتری نقش مهمی در عملکرد صحیح سیستم سوخت و هوارسانی موتور خواهد داشت. لذا لازم است که میزان این ولتاژ مورد بررسی قرار گیرد. همچنین شناسایی فیوزها و رله‌ها در سرویس و تعمیرات اولیه سیستم سوخت‌رسانی خودروهای دیزلی حائز اهمیت می‌باشند.

در جدول زیر نمونه فیوزهای مورد استفاده در یک خودرو دیزل نشان داده شده است.

فیوزهای استفاده شده در یک خودرو دیزل

15 آمپر	15 آمپر	15 آمپر	10 آمپر	10 آمپر	15 آمپر	15 آمپر	10 آمپر	20 آمپر
چراغ جلو	چراغ جلو	بوق و چراغ ترمز	چراغ‌های کوچک جلو و عقب	چراغ داخل اتاق و فلاشر	برف پاک‌کن و فندک	بخاری و رادیو	چراغ‌های نشان دهنده روغن، ترمز و باتری	ECU موتور دیزل

فیوزهای اصلی موتور دیزل

فقط از فیوزهای توصیه شده استفاده شود				25 آمپر	15 آمپر	15 آمپر	10 آمپر
				فیوز پیش گرمکن	فیوز رله اصلی موتور	فیوز رله اصلی موتور	فیوز رله اصلی موتور
				باتری	موتور دیزل (برق رله اصلی)

بررسی اتصالات مکانیزم پدال گاز و خاموش‌کن

برای بازدید و بررسی اتصالات مکانیزم پدال گاز و خاموش کن، به کتاب راهنمای تعمیرات خودروی موردنظر مراجعه شود.

در شکل 59 برخی نکات برای بازدید و بررسی اتصالات مکانیزم پدال گاز و خاموش‌کن نشان داده شده است.

روش هواگیری سیستم سوخت‌رسانی دیزل

دلایل نفوذ هوا به سیستم سوخت رسانی

- خالی‌شدن باک سوخت
- تعویض اجزای سوخت‌رسانی مانند فیلتر
- خرابی واشر اورینگ و سطوح آب‌بندی
- اتصال نامناسب با ضعف لوله‌های فشار ضعیف
- کف کردن سوخت در اثر تلاطم سوخت در باک
- انتقال بیش از حد گرمای موتور به سوخت

روش هواگیری در سیستم سوخت‌رسانی دیزل

وجود هوا در سیستم از رسیدن سوخت مناسب به سیلندرها جلوگیری می‌نماید و باعث می‌گردد که موتور با استارت زیاد روشن شود و یا موتور برای مدت کوتاهی کارکند و سپس خاموش شود و یا نامیزان کار کند. اکثر سیستم‌های دیزل دارای نوعی مکانیزم هواگیری (شکل 60) هستند تا اگر هوا وارد مدار سوخت‌رسانی شد بتوان هوای مدار را تخلیه کرده و موتور را برای استارت زدن آماده کرد.

انواع مکانیزم‌های هواگیری در سیستم‌های سوخت‌رسانی دیزل

- فاقد پمپ هواگیری
- فاقد پمپ اولیه
- محل قرارگیری مخزن سوخت در سطح بالاتر از پمپ انژکتور و فیلتر
- مناسب برای موتورهای دیزل صنعتی و کشاورزی

- پمپ دستی نصب شده بر روی پمپ اولیه
- پمپ اولیه از نوع پیستونی مکانیکی
- پمپ اولیه نصب شده بر روی پمپ انژکتور
- مناسب جهت سیستم سوخت‌رسانی با پمپ‌های ردیفی PE

- اهرم دستی نصب شده بر روی پمپ اولیه
- پمپ اولیه از نوع دیافراگمی مکانیکی 
- پمپ اولیه نصب شده بر روی بلوکه سیلندر 
- مناسب جهت سیستم‌های سوخت رسانی با پمپ آسیابی VE,VR، پمپ و انژکتور یکپارچه MUI، پمپ‌های تک خروجی PF

- پمپ دستی دیافراگمی نصب شده بر روی فیلتر سوخت 
- پمپ اولیه از نوع الکتریکی یا مکانیکی

مناسب در سیستم‌های سوخت‌رسانی جدید UPS UIS CR

- کیت ابزار هواگیری مجزا 
- پمپ اولیه از نوع الکتریکی
- مناسب جهت سیستم‌های سوخت‌رسانی جدید در بعضی از خودروهای سواری

بررسی و تعویض اجزای سیستم سوخت‌رسانی دیزل

هواگیری سیستم سوخت‌رسانی دیزل

انواع و اجزای سیستم‌های سوخت‌رسانی مکاترونیکی دیزل

1- انواع سیستم‌های سوخت‌رسانی مکاترونیکی

با توجه به ضرورت کاهش مصرف سوخت، افزایش توان و گشتاور، کاهش آلودگی صوتی و همچنین مقررات سخت زیست محیطی مربوط به گازهای خروجی و صدای اگزوز، رویکرد خودروسازان جهان به تولید خودروهای با کنترل الکترونیکی افزایش یافته است. که انواع آن در نمودار زیر بیان شده است.

سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی یونیت انژکتور UIS: مجموعه یونیت انژکتور در سر سیلندر موتور بسته می‌شود. واحد پمپ کننده فشار قوی و سوخت‌پاش به صورت یکپارچه سوخت را در زمان مناسب با مقدار صحیح با فشار بالا در محفظه سیلندر تزریق می‌کند. راه‌انداز مکانیکی واحد پمپ کننده بادامک و اسبک بر روی سرسیلندر موتور دیزل قرار گرفته است. برای هر سیلندر یک واحد انژکتور استفاده می‌شود؛ سوپاپ الکترو مغناطیسی (شیر برقی) که اندازه‌گیری زمان و مقدار سوخت تزریقی را بنا بر شرایط کار موتور با فرمان ECU تنظیم می‌کند، در این واحد قرار گرفته است. (شکل 62)

سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی یونیت پمپ UPS: در این سیستم واحد پمپ‌کننده و سوخت‌پاش از یکدیگر جدا بوده و توسط لوله‌های فشار قوی کوتاه با طول یکسان با یکدیگر مرتبط هستند. هر سیلندر یک پمپ مستقل تک خروجی دارد که توسط میل بادامک موتور به کار می‌افتد. لوله‌های فشار قوی با ابعاد $6 \times 1/8$ و به دلیل کوتاهی و بدون درز بودن مقاومت کافی در مقابل سوخت با فشار بالا را دارند. سوپاپ الکترومغناطیسی اندازه گیری زمان و مقدار سوخت تزریقی با فرمان ECU، در واحد پمپ‌کننده قرار گرفته است. (شکل 63)

سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی ریل مشترک CRS: در سیستم ریل مشترک ایجاد فشار و تزریق سوخت به‌طور کامل از همدیگر مجزا می‌باشند. پمپ فشار قوی که حرکت مکانیکی خود را از موتور دریافت می‌کند سوخت تحت فشار را در ریل سوخت ذخیره کرده و با فعال شدن سوپاپ برقی توسط Ecu در (سوخت‌پاش) مقدار سوخت تنظیم شده در زمان مناسب به موتور تزریق می‌شود. (شکل 64)

2- اجزای سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی دیزل

در نمودار بخش‌های اصلی سیستم‌های سوخت‌رسانی مکاترونیکی نشان داده شده است. مطالب تکمیلی بخشی از سیستم سوخت‌رسانی دیزل کم فشار و پر فشار در نمودار فوق، در بحث سیستم سوخت‌رسانی دیزل مکانیکی آمده است و بخش دیگر آن در ادامه ارائه خواهد شد.

سیستم خنک‌کننده سوخت: در سیستم یونیت انژکتور در اثر فشار زیاد سوخت و قرارگیری واحد پمپ کننده در سرسیلندر سوخت به شدت گرم شده و سوخت برگشتی داغ برای حسگرهای مدار سوخت‌رسانی موجود در باک و مدار خطرناک است. بنابراین سوخت برگشتی از مدار انژکتورها به دستگاه خنک‌کن سوخت رفته و حرارت سوخت به مدار خنک‌کاری موتور انتقال پیدا می‌کند. در این سیستم از یک رادیاتور جداگانه استفاده شده است. (شکل 65)

تجهیزات کنترل الکترونیکی دیزل (Electronic Diesel Control) EDC

روش استفاده از نقشه‌های الکتریکی و مکانیکی اجزای سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی دیزل

کاربرد نقشه‌های سیستم سوخت‌رسانی دیزل مکاترونیکی

در سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی دیزل نقشه‌های متنوع برای اهداف گفته شده در نمودار صفحه بعد از طرف کارخانه‌های سازنده ارائه می‌شود. مهم‌ترین اصل در تعمیرات و عیب‌یاب سیستم‌های مکاترونیکی تسلط کافی تعمیرکاران و تکنسین‌ها در نقشه خوانی این سیستم‌ها می‌باشد. در ادامه با تعدادی از این نقشه‌ها آشنا خواهید شد.

نقشه آشنایی با اجزا و ارتباط مکانیکی و الکترونیکی سیستم سوخت‌رسانی و موتور: در این گونه نقشه‌ها هدف شناسایی کلیه اجزای سخت افزاری سیستم، محل قرارگیری و ارتباط مکانیکی و الکتریکی بین اجزا می‌باشد. در شکل 71 با شماره‌گذاری کردن اجزا معرفی می‌گردند و همچنین کل سیستم مکاترونیکی را به بخش‌های مختلف تقسیم کرده و با حروف نشان داده شده است.

نقشه‌های هیدرومکانیکی در سیستم سوخت‌رسانی دیزل: در سیستم‌های سوخت‌رسانی دیزل شناسایی و اندازه‌گیری فشار هیدرولیک مدار سوخت‌رسانی در قسمت‌های مختلف جهت عیب‌یاب و تحلیل عملکرد سیستم برای تعمیرکاران و تکنسین‌ها ضروری می‌باشد در شکل 72 یک نمونه از این نوع نقشه را نشان می‌دهد.

نقشه اجزای سیستم EDC در سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی

نقشه درختی دسته سیم در سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی: شکل 74 یک نمونه باز شده نقشه درختی دسته سیم موتور در سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی ریل مشترک را نشان می‌دهد.

چراغ هشداری و اخباری در سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی دیزل

هنگام سوار شدن در خودرو (لحظه سوئیچ باز) دقیقاً قبل از مرحله استارت با انواع چراغ‌های هشدار و اخباری روبه‌رو می‌شوید که البته لحظه‌ای پس از استارت خاموش می‌شوند. اما اگر چراغی بعد از استارت روشن بماند، باید به آن توجه کرد چرا که ممکن است حاوی پیام مهمی باشد. در سیستم‌های مکاترونیکی دیزل در صورت بروز مشکل چراغ‌های هشدار و اخباری از طریق واحد ارتباط (communication) در EDC فعال می‌شوند همچنین اتصال کانکتور OBD جهت بررسی ایرادات با دستگاه عیب‌یاب (دیاگ) توسط تعمیرکار از طریق این واحد صورت می‌پذیرد؛ در واقع واحد ارتباط، پل ارتباطی بین راننده و تعمیرکار با خودرو و سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی است.

در شکل 75 تعدادی از چراغ‌های هشداری و اخباری به کار رفته در خودروها را معرفی می‌نماید. در بعضی از خودروها برای اطلاع راننده از بروز عیب در سیستم از آلارم‌های صوتی و چراغ‌های چشمک‌زن نیز استفاده شده است. در صورت روشن شدن هر کدام از این چراغ‌ها باید مراحل بازدید، بررسی، سرویس و تعویض که در مطالب سیستم سوخت‌رسانی دیزل مکانیکی به آن‌ها اشاره شده، اجرا گردد.

روش استفاده از دستگاه عیب‌یاب و دستگاه تست آلایندگی در سرویس سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی

1- دستگاه عیب یابی (Diagnostic tool)

کانکتور عیب‌یاب (On Board Diagnostic) OBD: در کلیه خودروها کانکتور مخصوص جهت ارتباط دستگاه عیب‌یاب با ECU خودرو استفاده می‌گردد که شناسایی محل قرار گیری و فرم این کانکتور جهت اتصال دستگاه عیب‌یاب حائز اهمیت است. در خودروهای امروزی به‌طور استاندارد از یک کانکتور 16 پایه معروف به کانکتور OBD استفاده می‌شود (شکل 77). در برخی از خودروها این کانکتور در داخل کابین خودرو و در بعضی در داخل اتاق موتور قرار گرفته است.

مراحل نصب و استفاده دستگاه عیب‌یاب بر روی خودرو

جهت راه‌اندازی و عملیات عیب‌یاب و سرویس خودرو در بیشتر دستگاه‌های عیب‌یاب مراحل ذیل را در نمودار باید به دقت اجرا نمود.

آلاینده‌ها و استانداردهای آلایندگی

کشورهای زیادی خروج گازهای آلاینده از موتور خودروهای دیزل را با به کارگیری مقررات مربوط به گاز خروجی اگزوز محدود می‌کنند. مقررات سخت سازمان محیط زیست و اداره استاندارد کشورها، شرکت‌های تولیدی و مالکان خودرو را الزام کرده جهت تست آلایندگی خودروهایشان به مراکز و تعمیرگاه‌های مجاز مراجعه نمایند. در ایران از سال 91 تا هم اکنون رعایت استاندارد یورو 4 برای خودروسازان اجباری شده است. در سامانه کنترل موتور خودروهای یورو 4 از الزاماتی مانند عیب‌یاب خودکار خودرو EOBD استفاده می‌گردد EOBD دارای یک تعریف ساده بدین مضمون است:

شکل 78 نمودار استاندارد جهانی سه آلاینده مهم در خروجی اگزوز خودروها از یورو 1 تا یورو 6 در موتورهای بنزینی و دیزلی را مقایسه می‌کند.

دستگاه آزمایش آلایندگی (emission test tool): جدول زیر تشخیص برخی عیوب با توجه به آنالیز دود خروجی اگزوز در خودروهای دیزل را نشان می‌دهد. واحدهای اندازه گیری به کار رفته جهت گاز خروجی در دستگاه‌های تست آلایندگی بر حسب گرم بر کیلومتر $(gr/Km)$ میلی گرم بر مترمکعب $(mg/{m^3})$ درصد حجمی $(\% vol)$ از گازهای خارج شده یا تعداد ذره در میلیون (PPM) محاسبه می‌گردد.

عیب‌یاب با آنالیز آلاینده‌های خروجی اگزوز خودرو دیزل

گاز خروجی	میزان از حد مجاز	دلایل احتمالی
${O_2}$	افزایش	کمبود سوخت- تنظیم نبودن پمپ- خوردگی و نشتی در طول لوله سیستم اگزوز
$CO$	افزایش	تنظیم نبودن فیلر- آب بندی نبودن سوپاپ‌ها- تنظیم نبودن پمپ و انژکتور
$C{O_2}$	کاهش	کاهش سوخت گرفتگی انژکتور- افزایش نشتی سوخت برگشتی انژکتور- تنظیم نبودن پمپ
$HC$	افزایش	افزایش سوخت- تنظیم نبودن فیلر سوپاپ- روغن سوزی ضعیف شدن رینگ‌ها- تنظیم نبودن پمپ- ریتارد تزریق
$N{O_X}$	افزایش	دمای بالای موتور- خرابی واشر سرسیلندر- خرابی سیستم خنک‌کاری- تایمینگ نبودن سوپاپ‌ها و پمپ انژکتور- آوانس تزریق زیاد
$S{O_X}$	افزایش	مرغوب نبودن سوخت

تفاوت دستگاه‌های آزمایش آلایندگی در خودروهای دیزلی و بنزینی: عمده آلاینده‌های سوخت‌های دیزلی را اکسیدهای گوگرد $(S{O_X})$ اکسید‌های ازت $(N{O_X})$ ذرات معلق دیزل (DPM) Diesel Particulate Matter تشکیل می‌دهند. لذا در موتورهای دیزلی این پارامترها دقیق‌تر و به صورت تفکیکی اندازه‌گیری می‌شوند. در تولید آلاینده‌های خانواده $(S{O_X})$ اکسیدهای گوگرد عمدتا توسط خودروهای دیزلی انتشار می‌یابد و مقدار $S{O_2}$ تولید شده و تأثیرات آن تابعی از مقدار گوگرد موجود در سوخت دیزل است. به خاطر اینکه موتورهای دیزل با دمای بالاتری نسبت به موتورهای بنزینی کار می‌کنند درصد تولید اکسیدهای ازت (Nox) بالاتری دارند. ذرات معلق (Particulate Matter) PM شامل مواد ریز جامدی و یا قطرات ریز مایعی معلق در هوا می‌باشند.

تست کدر سنجی دود: مدت‌ها قبل از تصویب قوانین زیست محیطی در خصوص کنترل آلاینده‌ها، مقررات جداگانه‌ای برای آزمایش دود در خودروهای مجهز به موتور دیزل تهیه شده بود و هنوز هم تقریبا بدون تغییر معتبر هستند. اخیرا روش استفاده از صافی و روش جذبی برای تعیین مقدار دوده‌ای موجود در گاز اگزوز به لیست مقررات کنترل دودهای خروجی اضافه شده است. استفاده از صافی کاغذی، به عنوان معیار تعیین کنندۀ مقدار دوده و ذرات رسوب شده به کار می‌رود. دستگاه دودسنج (نوع جذب نور یا کدرسنجی)، کم سو شدن پرتوهای نوری را به عنوان یک معیار برای اندازه‌گیری غلظت دود به کار می‌برند. در حین اندازه‌گیری، مقداری از گاز اگزوز به داخل استوانۀ آزمایش و از طریق یک شیلنگ به محفظۀ اندازه‌گیر مکیده می‌شود. یک اشعه نور از میان محفظۀ اندازه‌گیری که گاز اگزوز در آن پر شده است، عبور می‌کند. کاهش در شدت نور مزبور به روش فتو الکتریکی اندازه گیری شده به صورت درصد کدری N و یا به صورت ضریب جذب K نشان داده می‌شود. بعضی از دستگاه تست آلایندگی، مجهز به کدرسنجی دود می‌باشند و یا به صورت دستگاه مجزا در تعمیرگاه‌ها و یا مراکز معاینه فنی استفاده می‌شوند. شکل 80 یک نمونه دستگاه کدرسنجی دود را نشان می‌دهد. جدول صفحه بعد دامنه و دقت اندازه‌گیری گازهای خروجی چند نمونه دستگاه تست آلاینده‌های خودروهای دیزلی را نشان می‌دهد.

روش نصب و استفاده از دستگاه تست آلایندگی

نکات مهم در استفاده دستگاه:

1- با توجه به کتاب راهنمای تعمیرات، عملیات تست گاز خروجی اگزوز و روش استفاده صحیح (قبل و بعد از آزمون) از دستگاه صورت پذیرد.
2- دمای کاری و دور موتور با توجه به کتاب راهنمای تعمیرات رعایت شود. (حداقل 10 تا 15 دقیقه موتور درجا کار کند)
3- بعد از آماده‌سازی دستگاه و خودرو، حسگر پراپ استیلی حداقل 5 سانتی‌متر و در صورت امکان 30 سانتی‌متر داخل اگزوز قرار گیرد.

روش بازدید، بررسی و تعویض اجزای سیستم سوخت‌رسانی دیزل مکاترونیکی

1- بررسی و بازدید اجزای الکتریکی و الکترونیکی: بسیاری از بررسی و بازدیدها به‌صورت چشمی و تعدادی دیگر مانند قطعی دسته سیم یا خرابی اجزای الکتریکی و الکترونیکی با مولتی‌متر (تست اهمی و ولتی) و دستگاه دیاگ توسط تعمیرکار قابل تشخیص است. نمودار زیر بازدید و بررسی اجزای الکتریکی و الکترونیکی سیستم سوخت‌رسانی دیزل مکاترونیکی را نشان می‌دهد.

بررسی میزان نشتی سوخت برگشتی از سوخت پاش‌ها

در سیستم‌های مکاترونیکی UIS و CRS سوخت به صورت پیوسته از سوخت پاش‌ها به طرف مخزن در گردش است و اندازه‌گیری میزان سوخت نشتی برگشتی انژکتورها به تعمیرکار در عیب‌یابی کمک زیادی می‌کند. در سیستم CRS از کیت ابزار مخصوص جهت اندازه‌گیری مقدار سوخت نشتی استفاده می‌گردد. در جدول صفحه بعد مراحل نصب کیت و آزمایش اندازه‌گیری سوخت نشتی در سیستم سوخت‌رسانی CRS آورده شده است.

آماده‌سازی خودروی سواری دیزل قبل از روشن کردن موتور

هواگیری سیستم سوخت‌رسانی دیزل به کمک دستگاه عیب‌یاب جی اسکن.

در خودروهای امروزی به کمک دستگاه عیب‌یاب به راحتی می‌توان هواگیری سیستم سوخت‌رسانی را انجام داد. در زیر با یک نمونه دستگاه عیب‌یاب (جی اسکن)، در طی 9 مرحله هواگیری یک نوع خودرو دیزل سواری انجام می‌گیرد. بعد از اتصال کانکتور دستگاه عیب‌یاب و باز نمودن سوئیچ خودرو، مراحل هواگیری به ترتیب مانند شکل 82 اجرا می‌شود.

1- انتخاب کارخانه خودرو

2- انتخاب خودرو

3- انتخاب کردن حجم مفید موتور

4- ورود به سیستم مدیریتی

 5- کلیک بر روی گزینه هواگیری

 6- اطلاعات لازم در مورد هواگیری

7- در زمان هواگیری باید خودرو خاموش سوئیچ باز باشد.

8- به طور اتوماتیک پمپ اولیه سوخت برق‌دار شده تا هوا از طریق سوپاپ سرریز خارج شود.

9- بعد از اتمام عملیات گزینه ok زده و بعد از اتمام عملیات دکمه استارت زده شود. 

در خودروهای دیزل همین‌طور که قبلاً نیز گفته شد بعد از تعویض و سرویس اجزای مدار فشار ضعیف بهتر است خودرو جهت روشن شدن آماده‌سازی شود (هواگیری مدار سوخت‌رسانی). در جدول زیر وسایل مورد لزوم و مراحل عملیاتی کارگاهی آماده‌سازی یک خودروسواری دیزل با سیستم سوخت‌رسانی CRS را نشان می‌دهد. 

1- دستگاه ساکشن سوخت دیزل

2- اتصال کانکتورهای دستگاه به سیستم سوخت‌رسانی

3- اتصال کانکتور واسطه

4- مانومتر و کانکتور رابط

5- اتصال مانومتر و شیلنگ رابط با کانکتور واسطه

6- اتصال دستگاه به سیستم سوخت‌رسانی

آب‌بندی، شست‌وشو (دوده زدایی) و رسوب‌زدایی

قطعاتی (حسگر و عملگرها) که در مسیر هوای ورودی و دودهای خروجی موتور هستند همیشه در معرض جریان ذرات ریز چسبنده، چرب و مرطوب می‌باشند و به همین دلیل به مرور می‌تواند روی قطعات داخلی رسوب کرده و مانع کارایی دقیق آن‌ها شوند به همین دلیل این قطعات مورد بازدید، بررسی و سرویس قرار می‌گیرند. سلامت، تمیزی و آب‌بندی بودن این قطعات در کارکرد خودرو تأثیر بسزایی دارد مانند رفع کپ، مکث موتور، عدم شتاب مناسب مفید، مصرف سوخت و همچنین به افزایش عمر این قطعات کمک می‌کنند. سرویس و شست‌وشوی این قطعات توسط مواد شوینده، اسپری مناسب و یا دستگاه‌های مخصوص با توجه به کتابچه راهنما صورت می‌گیرد. بعضی از این قطعات دارای اورینگ و واشرهای آب‌بندی کننده (هوا، آب،روغن، سوخت، دودهای خروجی) می‌باشند که در صورت خرابی باعث نشتی خواهند شد لذا در زمان بررسی و بازدید به سلامت آن‌ها باید توجه داشت.

در جدول زیر بررسی، شست‌وشو و رسوب‌زدایی تعدادی از حسگر و عملگرها در سیستم سوخت‌رسانی دیزل مکاترونیکی آورده شده است.

1- رسوب‌زدایی و شستشوی EGR

2- رسوب‌زدایی و شستشوی حسگر اکسیژن

3- رسوب‌زدایی و شستشوی انژکتورها

4- شستشوی حسگر دور موتور

5- شستشوی دهانه یا دریچه ورودی هوا

6- شستشوی حسگر اندازه‌گیر جرم هوای ورودی

بازدید و بررسی چراغ‌های هشداری و اخباری، استفاده از دستگاه عیب‌یاب و دستگاه آزمایش آلایندگی در سرویس سیستم سوخت‌رسانی دیزل

ابزار و تجهیزات: خودرو یا موتور دیزلی مکاترونیکی- جعبه ابزار مکانیکی- دستگاه عیب‌یاب- دستگاه آزمایش آلایندگی- مولتی‌متر- دستکش- پارچه تنظیف- کتاب راهنمای تعمیرات خودروی دیزل مکاترونیکی

بازدید، بررسی، تعویض و هواگیری مدار سیستم سوخت‌رسانی مکاترونیکی

وظیفه، ساختمان عملکرد و انواع تجهیزات جانبی سیستم سوخت‌رسانی دیزل

امروزه با توجه به کاهش روز افزون سوخت‌های فسیلی و قوانین سخت‌گیرانه محیط زیست، خودروسازان جهان موظف شده‌اند در طراحی موتورهای احتراق داخلی خود تجهیزات و سیستم‌های جانبی را اضافه کنند. هدف از طراحی تجهیزات جانبی در خودروها دستیابی به افزایش بازده موتور، کاهش مصرف سوخت، افزایش عمر مفید موتور، ایمنی خودرو، کاهش آلاینده‌های محیط زیست و استفاده بهینه از سوخت‌های فسیلی و انرژی‌های جدید بوده است. شکل 83 برخی از تجهیزات جانبی به کار رفته در سیستم سوخت‌رسانی دیزل را نشان می‌دهد.

در نمودار زیر مهم‌ترین تجهیزات جانبی سیستم سوخت‌رسانی دیزل معرفی شده است.

1- تجهیزات جانبی با هدف افزایش راندمان حجمی و توان موتورهای دیزل

دستگاه‌های پرخورانی موتور: در بعضی از موتورهای امروزی به منظور بالا بردن راندمان حجمی از دستگاه‌های پرخورانی استفاده می‌شود، تا مقدار هوای بیشتری وارد سیلندرها شده که سبب افزایش گشتاور و توان موتور گردد. دستگاه پرخورانی یک کمپرسور هوا می‌باشد که نیروی محرک مورد نیاز خود را از الکتروموتور (سوپر شارژ) و یا از انرژی جنبشی دودهای خروجی (توربو شارژ) می‌گیرد. این دستگاه‌ها راندمان حجمی موتور را 35٪ تا 60٪ افزایش داده و فشار مانیفولد را 1/3 تا 2 اتمسفر افزایش می‌دهند. شکل 85 و 88 چند نمونه از دستگاه‌های پرخورانی (سوپر و توربو شارژ) و شکل 84 اجزای یک دستگاه توربو شارژ را نشان می‌دهد.

خنک‌کن‌های میانی:

خنک‌کن‌های میانی هوای ورودی موتور

هنگامی که دستگاه‌های پرخورانی هوا را فشرده می‌نمایند، باعث افزایش دمای هوای ورودی به موتور می‌گردد. برای جلوگیری از افزایش دمای هوای ورودی از یک مبدل حرارتی (Heat Exchanger) استفاده می‌گردد تا هوای خارج شده از توربو شارژ را قبل از ورود به سیلندر به اندازه لازم خنک کند. در خنک‌کن‌ها هوای ورودی توسط هوا، آب رادیاتور یا سیستم آب مجزا خنک‌کاری می‌گردند (شکل 87). دستگاه‌های خنک‌کن میانی در خودروها به نام اینتر کولر (Inter cooler) یا افتر کولر (After cooler) با یک هدف مشترک استفاده می‌گردند. محل قرار گیری اینترکولرها بیشتر در جلوی رادیاتور خودرو بوده و طی یک مسیر نسبتا طولانی توسط هوا خنک‌کاری می‌شوند. اینترکولرها بیشتر در خودروهای سواری و دیزل‌های سبک استفاده می‌گردد. مجموعه رادیاتور افتر کولر بیشتر بر روی موتور نصب شده و طی یک مسیر کوتاه توسط آب خنک‌کاری می‌گردد. افتر کولرها بیشتر در موتورهای دیزل سنگین و صنعتی استفاده می‌شود. (شکل 88 و 89)

2- تجهیزات جانبی موتور با هدف کاهش آلایندگی‌های خروجی اگزوز

باز خورانی دودهای خروجی EGR (Exhaust Gas Recirculation)

برگشت دودهای خروجی تا 30٪ به مانیفولد هوای ورودی باعث کاهش دمای اتاق احتراق و در نتیجه کاهش گاز آلاینده $N{O_X}$ می شود. برای بالا بردن کارایی EGR در بعضی از موتورهای دیزلی خنک کن دودهای خروجی EGR نیز استفاده شده است. سیستم EGR در شکل 90 نشان داده شده است.

سوپاپ تهویه مثبت محفظه لنگ (Positive Crankcase ventilation Valve) PCV:

تجهیزات خروجی اگزوز

جهت کاهش آلایندگی در خودروهای دیزل از انواع مختلف کاتالیست‌ها در سیستم خروجی اگزوز با اهداف مشخص شده در نمودار صفحه بعد استفاده می‌گردد.

مایع اگزوز دیزل یا ادبلو DEF (Diesel Exhaust Fluid):

ادبلو به‌طور گسترده در خودروهای دیزل یورو 5 و یورو 6 مورد استفاده قرار می‌گیرد که شامل 32/5٪ اوره خالص و 67/5٪ آب است. استفاده از سیستم SCR و ادبلو در خودروهای جدید باعث کاهش آلودگی هوا می‌شود. سیستم کنترل الکترونیکی این نوع مجهز به حسگرهای میزان $N{O_X}$ قبل و بعد از کاتالیست، حسگر سطح و دمای ادبلو می‌باشد؛ بر اساس شرایط کارکرد موتور نظیر دور موتور، میزان آلودگی گازهای اگزوز و دمای کاری موتور مقدار ادبلو تزریقی را مشخص می‌کند (شکل 91). مخزن مایع اگزوز از مخزن سوخت دیزل جدا بوده که به هیچ عنوان نباید با سوخت دیزل ترکیب شود. شکل 92 موقعیت‌های قرارگیری در مخزن ادبلو را در خودروهای دیزلی متفاوت نشان می‌دهد.

پمپ هوا

تجهیزات جانبی با هدف افزایش ایمنی و کنترل خودرو دیزل

خفه‌کن یا ترمز موتوری

این دستگاه توسط سیلندر و پیستون پنوماتیکی یا عملگر برقی با حرکت دادن دریچه جهت بستن مجرای خروجی اگزوز یا خروجی دود توربو شارژ استفاده می‌شود. ترمز موتوری در واقع دستگاهی است که با بستن راه خروج دودهای حاصل از احتراق, باعث ایجاد فشار معکوس برروی پیستون شده و در نتیجه از این طریق موجب کاهش دور موتور می‌شود. یعنی ترمز موتوری به عنوان یک سیستم ترمز مطمئن بوده که برای کنترل سرعت وسیله نقلیه در سرازیری‌های تند و با سرعت‌های زیاد به کار برده می‌شود. در نوع دیگر ترمز موتوری سوپاپ‌های سیلندرها و پاشش سوخت غیرفعال می‌شود. (شکل 94)

روش سرویس تجهیزات جانبی سیستم سوخت‌رسانی دیزل

1- روش بازدید و سرویس توربو شارژ

جدول زیر مواردی از بررسی و سرویس دستگاه توربو شارژ را نشان می‌دهد.

1- بررسی روانی حرکت محور و لقی شعاعی و محوری و خروجی روغن

2- شستشوی دهانه ورودی توربو با اسپری

3- بررسی لوله مدار روغن از لحاظ نشتی

4- بررسی مجموعه راه‌انداز دریچه میانبر

2- بازدید، بررسی و سرویس خنک‌کن‌های هوای ورودی به موتور

جدول زیر مواردی از بازدید، بررسی و سرویس اینتر کولر را نشان می‌دهد.

1- شستشوی جداره خارجی با مواد شوینده

2- آزمایش میزان کاهش دمای هوا با حرارت سنج و سشوار صنعتی

3- بررسی نشتی هوا

3- شستشوی کاتالیست و فیلتر جذب ذرات معلق DPF به دو روش امکان‌پذیر است.

الف) بدون پیاده‌سازی مجموعه کاتالیست: در این روش خودرو قبل از شروع عملیات باید روشن باشد تا موتور به دمای نرمال برسد.

ب) پیاده‌سازی مجموعه کاتالیست: ابتدا با استفاده از کتاب راهنمای تعمیرات، کاتالیست از روی خودرو باز شود. سپس کاتالیست در وان شست‌وشو، با محلول آب و صابون شست‌وشو داده شود. در مرحله بعد کاتالیست با فشار آب شسته شده و مجددا روی خودرو بسته می‌شود. برای آزمایش سالم بودن کاتالیست، دمای ابتدا و انتهای کاتالیست بعد از اینکه موتور به دمای نرمال رسید با حرارت سنج لیزری اندازه‌گیری شود.

4- بازدید و بررسی عملکرد سوپاپ‌های برقی و پمپ خلائی

در موتورهای دیزلی توربو شارژدار از یک پمپ خلائی و تعدادی سوپاپ برقی جهت راه‌اندازی سوپاپ EGR، سوپاپ کنترل فشار توربو شارژ و بوستر ترمز استفاده می‌گردد که در بازدیدها بایستی مورد بررسی قرار گیرند. شکل 96 مواردی از آزمایش خلأسنجی را نشان می‌دهد.

سرویس تجهیزات جانبی سیستم سوخت‌رسانی دیزل و بررسی نهایی