سيستم سوخت رساني HEUI

سوخت رساني

تكنولوژي پيشرفته، عملكرد بهتر
سيستم سوخت رساني HEUI (سيستم پاشش سوخت با عملكرد هيدروليكي و كنترل الكترونيكي) يكي از مهمترين اختراعات قرن اخير در زمينه تكنولوژي موتورهاي ديزل است. HEUI بسياري از محدوديتهاي مكانيكي و معمول انژكتورهاي الكترونيكي را برداشته و استانداردهاي تازه اي براي مصرف بهينه و مطمئن سوخت و كنترل آلودگي معرفي مي نمايد. سيستم فوق العاده پيشرفته HEUI كه در حال حاضر استاندارد بكار رفته در گستره وسيعي از موتورها و ماشينهاي كاترپيلار است براي فعال ساختن انژكتورهاي سوخت بجاي انرژي مكانيكي از انرژي هيدروليك استفاده مي كند. سيستم HEUI همزمان با عملكرد ECM (مدول كنترل الكترونيكي) موجب كنترل بسيار دقيق اندازه و زمان بندي سوخت شده كه اين امر خود موجب  عملكرد بي نظير و اقتصادي موتور مي شود.

به خاطر نوع عملكرد، دقت و ساير قابليتهاي اثبات شده، انژكتورها در سيستم HEUI از اهميت بسياري برخوردارند.

سيستم سوخت HEUI
پاسخگوي نياز به آلودگي كمتر، مصرف اقتصادي تر و عملكرد بهتر
تكنولوژي انژكتورهاي HEUI باعث شده كه طرز تفكر مالكان، تكنسينها و اپراتورهاي ماشين آلات درباره نحوه عملكرد موتورهاي ديزل تغيير كند. كارآيي سيستم HEUI از يونيت انژكتورهاي مكانيكي و الكترونيكي معمول برتر بوده و ارزش بيشتري به سرمايه گذاري شما در ماشين آلات و موتورهاي  كاترپيلار مي دهد.
تنظيم دقيق فشار پاشش سوخت در هر سرعت موتور
در سيستم سوخت قديمي و معمول، تمام مسير سوخت زير فشار بالا قرار دارد. در سيستم HEUI تا زماني كه سوخت به داخل سيلندر تزريق  شود، سوخت در فشار پايين قرار مي گيرد و فشار سوخت بصورت هيدروليكي  از طريق ارسال سيگنال از ECM (مدول كنترل الكترونيكي) ايجاد مي شود.

فشار پاشش سوخت در سيستم سوخت رساني HEUI  ارتباطي به سرعت موتور ندارد.

HEUI فشار پاشش را بصورت الكترونيكي تنظيم  مي كند. اين توانايي بي نظير بدين معناست كه تنظيم فشار تزريق اصلاً به دور ميل لنگ وابسته نيست. بيشترين فشار پاشش سوخت را مي توان در سرعتهاي بالا بدست آورد كه در اين حالت بيشترين صرفه اقتصادي، كاهش دود و بازده بهتري نيز خواهيم داشت.
نگاهي دقيق به سيستم HEUI
سيستم HEUI داراي 4 قسمت است:
1. انژكتورHEUI : از انرژي هيدروليك روغن موتور تحت فشار قرار گرفته جهت پاشش استفاده مي كند (نه از انرژي مكانيكي  حاصل از ميل بادامك).
فشار پاشش  سوخت توسط فـشـار ورودي روغن    ( 3300PSIتا 800) كنترل شده در حالي كه مقدار پاشش سوخت  توسط ECM اندازه گيـري مي شود.
2. (ECM) مدول كنترل الكترونيكي: اين كامپيوتر بسيار پيشرفته با دقت زياد ميزان پاشش سوخت و ساير سيستمهاي ديگر موتور را مديريت مي كند. سولونوئيد انژكتوري HEUI بوسيله علائم الكترونيكي توليد شده در ECM  تحريك مي شود. ريزپردازنده ECM  با استفاده از  نرم افزار مربوطه و پردازش اطلاعات وارد شده از سنسورهاي چندتايي و همچنين پارامترهاي كاربري اپراتور حداكثر عملكرد موتور را در هر شرايطي  فراهم مي كند.

3.پمپ روغن فشار بالا: پمپ روغن محوري  دبي متغير نصب شده روي سيستم، روغن ذخيره شده را سريعاٌ در زمان استارت سرد ارسال مي كند.
4. شير كنترل فشار فعال كننده انژكتور سوخت: اين شير بصورت الكترونيكي ميزان خروچي پمپ  روغن و فشار پاشش را تنظيم  مي كند.

در سيستم  HEUI هماهنگي و همكاري 4  قسمت اصلي موجب  دقت، اطمينان، نگهداري و تعمير آسان  مي شود. 

HEUI   اعتباري نو در سرمايه گذاري موتور و تجهيزات آن
عملكرد بهتر: موتورهاي مجهز به انژكتورهاي HEUI از عملكرد بهتري برخوردار بوده و مشكلات كار در ارتفاعات را كاهش داده‌اند.
مصرف سوخت كمتر: قابليت پاشش سوخت در  زواياي مختلف ميل لنگ در مقايسه با انژكتورهاي مكانيكي، مصرف سوخت را 7/2درصد كاهش مي‌دهد. حداقل مصرف سوخت به معني كاهش آلاينده هاي گازي و دود سفيد به هنگام استارت در هواي سرد است.
عملكرد بهينه: كنترل مقدار سوخت آزاد شده در  هنگام تأخير احتراق و زمان پاشش اصلي كه به نام منحني پاشش شناخته مي شود اين توانايي را براي سيستمهاي HEUI امكان پذير ساخته كه عملكردي غيروابسته به دور موتور دارا باشند. اين ويژگي، گرماي آزاد شده موتور را بهبود بخشيده و همچنين در كاهش آلودگي و سر و صدا مؤثر خواهد بود.
كاهش دود و آلاينده هاي خاص
از آنجايي كه عملكرد انژكتورهاي HEUI به سرعت موتور مرتبط نيست، مي توان در موارد بسياري در فشار تزريق بالا باقي ماند. (مي تواند در دامنه عملياتي  گسترده اي فشار پاشش بالايي را فراهم نمايد).
 تنظيم الكترونيكي اين فشارها موجب بهبود پاشش و عملكرد بهينه در دور كند موتور مي شود.
كاهش صداي موتور: ويژگي پاشش دوتايي باعث كنترل دقيق تر مصرف سوخت و كاهش صدا مي شود.  از جمله ساير مزايا مي توان به كاهش بارهاي ضربه اي در اثر  تضعيف ضربه به اجزاي اصلي و محرك نام برد.

انژكتورهاي بازيافتي  HEUI از لحاظ استحكام و كارآيي همانند  انژكتورهاي نو هستند.
كاترپيلار در فرآيند بازيافت با بهره گيري از تكنيكهاي Art-Salvage، كتاب راهنماي استفاده مجدد، سيستمهاي پيشرفته ساخت و كنترل دقيق كيفيت، اجزاي انژكتورهاي كاركرده را به همان كيفيت و بازده اوليه بر مي گرداند. يكي از مهمترين قسمتهاي اين فرآيند، آزمايش است. تكنسينهاي باتجربه و ماهر با  بكارگيري همان تجهيزات پيشرفته قادر به كنترل كيفيت اجزاي جديد خواهند بود. سرمايه گذاري زياد كاترپيلار برتكنيكهاي اندازه گيري حاكي از آن است كه  تمامي استانداردها دقيقاً  رعايت شده اند.
محافظت از سيستم HEUI با كمك فيلترهاي بسيار كارآمد كاترپيلار
فيلترهاي سوخت بسيار كارآمد كاترپيلار با دارا بودن مشخصه هاي مهمي مانند گردش    مارپيچي، جوشهاي آكريليك و تيوب مركزي غير فلزي، عمل محافظت از موتور در برابر ذرات آلاينده سوخت را   انجام مي دهند.
موتورهاي امروزي كاترپيلار در مقايسه با انواع قبلي  داراي توان بالاتر اسب بخار، بازده بيشتر و صرفه اقتصادي بيشتري هستند ولي اين اجزاي ظريف، بيشتر در معرض فرسايش و خطرات ناشي از آلودگي سيستم هستند. در حقيقت علت اصلي ايجاد نقص در سيستم سوخت رساني به علت وجود مواد فرساينده با ابعاد كوچكتر از 10 ميكرن  است.
فيلترهاي سوخت كاترپيلار با كمك فيلترهاي بسيار ريز، قادر به جداسازي 98درصد ذرات با قطر 2 ميكرن و يا حتي كوچكتر است. با جداسازي اكثر ذرات ريز، ميزان محافظت انژكتورها، پمپ ها و ساير اجزا سيستم سوخت به حداكثر خود مي رسد.   

آموزش تعمير سيستم سوخت رساني  بعد از کاربراتور و کاربراتور مدار بسته توليد کنندگان ايراني کم کم در حال تبديل سيستم کابراتور بهINJECTORS هستند . سالهاست که سيستم کاربراتور به دليل معايبي که دارد ديگر در صنعت خودرو سازي کاربرد ندارد و همچنين سيستمهاي جديد داراي امتيازات بيشتري نسبت به کاربراتور مي باشد .

استفاده از INJECTORS به جاي سيستمهاي قديمي به خاطر دو دليل عمده است .

1-کنترل آلودگي محيط زيست
2-مصرف سوخت بدليل استفاده از سيستم مديريت ECU کمتر است
سيستم INJECTORS داراي هشت مزيت است که عبارتند از :
1-توزيع سوخت يکنواخت و به اندازه لازم در همه سيلندر ها چون کاربراتور در مرکز مانيفولد گاز نسب مي شود به سيلندر هاي 2و3 نسبت سوخت کمتري مي رسد.
2- خام سوزي کمتر به علت اندازه گيري دقيق سوخت .گازهاي CO,HC.NOX کمتر است
3-راندمان حجمي موتور زياد است.
در سيستم کاربراتوري بدليل وجود ونتوري در گلوگاه هوا به خوبي وارد نمي شود .در سيستم INJECTORS ونتوري وجود ندارد.
4-ارتفاع موتور به علت حذف کابراتور کوتاه تر است.
5- نياز به سيستم کنترل حرارت مانيفولد نمي باشد
6-قدرت شتاب گيري موتور زياد است . زيرا سوخت در زمان لازم و به اندازه مورد نياز در پشت دريچه سوپاپ وجود دارد.
7- مصرف سوخت به علت اندازه گيري در کليه شرايط و قطع سوختدر حالت خود گرداني موتور يا در سرعت نهايي کمتر است.
8-تاثير فشار هوا يا دماي محيط در مقدار سوخت موثر نمي باشد .
سيستم نسب شده روي پرايد در 3نوع کيا و سازم و زيمنس است.
در گذشته مدل کيا را روي پرايد نصب مي کردند ولي حالا بيشتر از زيمنس استفاده مي گردد .
اساس کار در سيستم INJECTORS دريافت اطلاعات از سنسورها و پردازش اطلاعات و فرمان دادن به عملگردها مي باشد .

حالا که با اساس کار آشنا شديم به معرفي سنسورها و عملگرها مدل کيا مي پردازيم .

1-سنسورها سنسور دماي آب wts اين سنسور يک حسگر است که داخل مدار خنکاري قرار دارد و با آب موتور در تماس است .
اين سنسور از يک مقاومت از نوع NTC تشکيل شده که تغيير دما را به صورت تغيير ولت به ECU ارسال مي کند .
وقتي دماي آب موتور پايين است تبخير سوخت کم است و موتور نياز به سوخت بيشتري است .سنسور هوا از نوع مقاومت NTC مي باشد هنگام سرد بودن هوا ولت سنسور زياد است و هنگام گرم بودن ولت سنسور کم است با تفاوت مقدار ولت سنسور مقدار سوخت و تايمينگ جرقه را تغيير مي دهد .
2- سنسور موقعيت دريچه گاز TPS اين سنسور روي دريچه ورودي سوار شده و مقدار باز شدگي دريچه گاز را به صورت تغيير ولت به ECU ارسال مي کند .تا مقدار تزريق سوخت تنظيم گردد .
3- سنسور اکسيزن.
4- سنسور تعيين پيستون اول و سنسور زاويه سنج و دور سنج .سنسور دور سنج وظيفه دارد دور ميل لنگ را در دقيقه به اطلاع سيستم مديريت ارسال کند . سنسور تعيين پيستون اول وظيفه دارد موقعيت پيستون اول را به سيستم مديريت ارسال کند . 5-سنسور فشار سنج هواي ورودي MAP اين سنسور با استفاده از اندازه گيري مقدار فشار هواي مانيفولد دبي هوا را تعيين مي کند .
و به صورت تغييرات ولت به سيستم مديريت ارسال مي کند .
حالا متوجه شديد که تمامي سنسورها اطلاعات را به صورت ولت به ECU ارسال مي کند .
ECU بر اساس ولت دريافتي پردازش انجام داده و به عملگردها فرمان مي دهد .
حال به معرفي عملگردها مي پردازيم ولي قبل از آ« به معرفي سيستم سوخت رساني مي پردازيم .
سيستم سوخت رساني
1-باک 2- فيلتر فشار ضعيف 3- پمپ بنزين 4- لوله ارسال سوخت 5- فيلتر فشار ضعيف 6 – ريل سوخت 7- رگلاتور تنظيم فشار سوخت 8- لوله برگشت
سوخت داخل باک از فيلتر فشار ضعيف به پمپ مي رود و با فشار 5 اتمسفر به داخل لوله ارسال مي رود از آنجا به فيلتر فشار قوي و در ادامه به ريل سوخت جهت استفاده INJECTORS مي رسد رگلاتور فشار با کنترل فشار سوخت به ميزان 3 اتمسفر بنزين اضافي را به باک بر مي گرداند .
عملگردها
1- INJECTORS از نوع الکترونيکي هستند که 180 درجه قبل از باز شدن سوپاپ ورودي به دستور ECU به مدت چند ميلي سانيه اقدام به پاشش سوخت مي کنند .
2- سوپاپ کنترل دور آرام ASC . با روشن شدن کولر و چراغ خودرو موتور خودرو در دور آرام بد کار مي کند اين سوپاپ در زمان وارد شدن بار اضافي به موتور دور موتور را افزايش مي دهد .
3-سوپاپ برقي کنيستر . اين سوپاپ وظيفه دارد بخارات بنزين باک را جمع کند ودر زمان لازم به موتور ارسال کند .
4- کوئل . از نوع هوا خنک بوده . و وظيفه توليد برق مورد نياز جهت جرقه در شمع را داراست .
5-رله اصلي . اين رله وظيفه دارد برق را به سنسور ها عملگرها وECU ارسال کند . اين رله بعد از بستن سويچ خودرو به مدت چند سانيه برق را قطع نکرده تا اطلا عات سنسورها در حافظه ثبت گردد.
6- رله فن .رله فن از ECU فرمان گرفته و در دماي 93 درجه سانتيگراد برق را به فن ارسال مي کند.و در دماي 67 درجه قطع مي کند .
7- پمپ بنزين از نوع توربيني است و داخل باک قراردارد .تا صداي کمتر داشته باشد و بهتر خنک شود .پمپ داراي فيلتر و سوپاپ يک طرفه است تا در زمان خاموش بودن مدار از بنزين خالي نشود .
8- سوپاپ برقي EGR . وقتي دماي موتور افزايش مي يابد توليد NOXوبراي کاهش آن سعي بر خنک کردن موتور مي کنند . در دماي 50 تا 60 درجه آب موتور ECU سوپاپ برقي را فعال مي کند که با فعال شدن اين سوپاپ مقداري از گازهاي مانيفولد دود به مانيفول گاز ارسال مي شود و موتور از پس ماندهاي بدون نيرو استفاده مي کند .و گرماي موتور را کاهش مي دهد .
خوب تا اينجا شما با قطعات سيستم آشنا شديد اگر دوست داريد نحوه عيب يا بي و تعميير را ياد بگيريد نظر بدهيد . خيلي مطالب دارم که براي شما آماده کنم . ولي تا شما نظر نديد نمي دانم کدام را زود تر آماده کنم . اگر شما بخواهيد اين آموزش را در آموزشگاه ببينيد بايد حدود هشتصد هزار تومان بپردازيد

 پس نوشتن چند کلمه نظر موتور ما را روشن خواهد کرد .

آشنايي با سيستمهاي سوخت رساني کاربراتوري و انژکتوري

آشنايي با سيستمهاي سوخت رساني کاربراتوري و انژکتوري و مزاياي استفاده از تکنولوژي هاي جديد سوخت رساني در خودرو

Electronic Fuel Injection

سيستم سوخت رساني براي خودرو به مانند دستگاه گوارش و دستگاه تنفسي براي بدن انسان ضروري و بسيار حساس است که بايستي انرژي لازم براي استفاده و کار خودرو را فراهم سازد . اما اين سيستم هاي سوخت رساني چگونه چنين کاري را انجام ميدهند ؟ بر چند نوع هستند ؟ مزايا و معايب اين نوع سيستم ها چيست ؟ چه نوع سيستمي براي خودرو اقتصادي تر و مناسب تر است ؟ و . . . ده ها سئوال ديگر که ممکن است براي همه ي کساني که به نوعي با خودرو سر و کار دارند پيش آيد . از سال 1383 ساخت خودرو هاي سواري کاربراتوري تقريبا به حالت تعليق در آمده است و شرکت ها تنها مجازند از سيستم هاي انژکتوري براي محصولات خود استفاده کنند . حال آنکه تعدادي از رانندگان قديمي خودرو همچنان بر استفاده از خودروهاي کاربراتوري اصرار مي ورزند . اصلا کاربراتور و انژکتور چه تفاوتي با هم دارند ؟ چه کاري انجام مي دهند ؟ و کداميک بر ديگري ارجحيت دارد ؟ و . . . سئوالات مشابه ديگر . در اين نوشتار سعي داريم به صورت اختصار با هر دو نوع سيستم سوخت رساني آشنا شويم و در نهايت با مزايا و معايب هر دو آشنايي پيدا کرده تا بتوانيم به درستي در خصوص استفاده از اين سيستم ها در خودرو تصميم گيري نماييم .کاربراتور چيست ؟

کاربراتور مهمترين قطعه در سيستم هاي سوخت رساني کاربراتوري است . وظيفه ي اصلي کاربراتور تهيه مخلوط مناسبي از هوا و سوخت براي شرايط مختلف کار موتور مي باشد . يک کاربراتور بايستي خواسته هاي زير را برآورده سازد :

1 . تهيه مخلوط صحيح هوا و سوخت براي شرايط مختلف کار موتور در زماني بسيارکوتاه

2 . مصرف کم سوخت در وضعيت کار عادي موتور

3 . امکان تامين حداکثر قدرت در حالت بار کامل

4 . روشن شدن موتور در هر درجه حرارت و کارکرد منظم آن در حالت دور آرام

5 . پايداري تنظيم هاي انجام يافته بر روي کاربراتور براي يک مدت طولاني و امکان تنظيم ها با توجه به شرايط کاري موتور

6 . سادگي ، قابليت اطمينان و دوام

7 . سهولت تعمير و نگهداري

کاربراتور چگونه کار مي کند ؟

عامل اصلي کار کاربراتور ايجاد مکش ( خلاء ) در روي مجراي خروج سوخت ( ژيگلور ) مي باشد .اين کار توسط قسمتي از بدنه کاربراتور به نام ونتوري يا گلوگاه انجام مي گيرد . ونتوري در حقيقت مقطع کاهش بدنه کاربراتور مي باشد . با باز شدن صفحه گاز هوا توسط سيلندر موتور مکيده شده و به داخل کاربراتور جريان مي يابد . در هنگام عبور از ونتوري به علت کاهش مقطع عبور ، سرعت هوا افزايش يافته و فشار محفظه ونتوري کاهش مي يابد و مکشي ايجاد مي نمايد که به مراتب از ساير مقاطع کاربراتور بيشتر است . بنابراين چنانچه مجراي سوخت به اين قيمت متصل شود ، سوخت مکيده شده و پس از مخلوط شدن با هوا به داخل سيلندر وارد مي شود .

انواع کاربراتور : کاربراتور ها از نظر جريان هوا به سه دسته تقسيم مي شوند :

1 . کاربراتور با جريان هوا از بالا به پايين : در اين کاربراتور نيروي جاذبه به جريان مخلوط سوخت و هوا به داخل موتور کمک مي کند و در نتيجه تغذيه موتور بهتر انجام ميشود . علاوه بر آن دسترسي به کاربراتور از نظر فضاي تعميراتي نيز بهتر مي باشد . به همين دليل اين نوع کاربراتور برروي اکثر خودروها به کار مي رود که مي توانند شامل کاربراتورهاي يک مرحله اي يا دو مرحله اي باشند . کاربراتور خودروهاي نيسان ، پرايد ، پژو از اين نوع مي باشند  .

2 . کاربراتور با جريان هوا از پايين به بالا : اين نوع کاربراتور بيشتر در گذشته به کار گرفته مي شده است و علت آن جلوگيري از ورود سوخت به صورت مايع به موتور بود . در حال حاضر با توجه به اينکه اين کاربراتور از نظر فضاي تعميراتي از قابليت دسترسي خوبي برخوردار نيست و علاوه برآن روشن شدن موتور در هواي سرد نيز به خوبي انجام نمي شود ، کاربردي ندارد . کاربراتور خودروهاي قديمي دهه ي 60 19 معمولا از اين نوع مي باشد .

3 . کاربراتور با جريان هواي افقي : مزيت اصلي اين نوع کاربراتور ارتفاع کمي است که درزير درپوش موتوراشغال مي کند . اين نوع کاربراتور مي تواند داراي ونتوري ثابت يا متغير باشد . کاربراتور خودرو پيکان از نوع کاربراتور با جريان هواي افقي و با ونتوري متغير مي باشد .

کاربراتورها عموما از قسمت هاي زير تشکيل شده اند :

محفظه ي گاز – محفظه ي ساسات – بدنه – محفظه راه انداز – پمپ شتابدهنده که ونتوري در کاربراتورهاي يک مرحله اي يا ونتوري ها در انواع دو مرحله اي در بدنه اصلي جاي مي گيرند . صفحه گاز در محفظه ي گاز و صفحه ي ساسات در محفظه ي ساسات قرار دارند . محفظه ي راه انداز و پمپ شتابدهنده نيز در کاربراتورهاي پيشرفته براي جبران بعضي کاستي هاي کاربراتور هاي اوليه طراحي و استفاده مي شوند .

تا دهه 1960 کاربراتور در بسياري از سيستم هاي سوخت رساني استاندارد مورد استفاده قرار مي گرفت . در دهه 1970 در طي تحقيقات و نوآوري هايي سيستم  EFI   که در آن سوخت توسط انژکتورها  با کنترل الکترونيکي به مجراي مکش تزريق مي گرديد به جاي کاربراتور در نظر گرفته شد .

بايد بدانيم که وجود چه معايبي از سيستم هاي کاربراتوري موجب شده تا با کنار گذاشتن آن سيستم انژکتوري را جايگزين آن نماييم . دو جزء اساسي سيستم هاي کاربراتوري کاربراتور و دلکو مي باشند .

کاربراتور ها دو وظيفه اصلي به عهده دارند :

1 . مخلوط کردن سوخت و هوا به نسبت ترکيبي مشخص که در هر کاربراتور به عنوان يک پارامتر اساسي تعيين مي شود .

2 . توزيع سوخت پودر شده به ميزان برابر بين سيلندرها .

دلکو نيز دو وظيفه اصلي به عهده دارد :

1 . توليد برق مبتني بر مکانيزم کارکرد پلاتين و فيوز ( خازن ‌) دلکو .

2 . توزيع برق در روي سر شمع ها در زمان لازم .

معايب عمده و ذاتي کاربراتور :

با دقت در انجام کار کاربراتور مي توان ديد علي رغم تمام محاسني که کاربراتور براي خودرو دارد چند عيب ذاتي بزرگ دارد که چشم پوشي از آنها امکان پذير نيست از جمله

1 . عدم تناسب ميزان مخلوط شدن هوا و سوخت : اين ميزان ثابت نبوده و به دليل چگالي نامتناسب اين دو ماده که يکي گازي و ديگري مايع است تنها در يک زاويه خاص از دريچه کاربراتور اين نسبت رعايت شده و در بقيه موارد اين تناسب به هم مي خورد .

2 . کاربراتور شديدا وابسته به شرايط محيط است : وابستگي شديد کاربراتور به شرايط محيط به خصوص دما و فشار باعث مي شود که به جرات بتوان گفت هيچ خودرو کاربراتوري در حالت تنظيم کامل کار نمي کند .زماني که يک خودرو کاربراتوري را تنظيم مي کنيد نا خودآگاه اين تنظيم را بگونه اي انجام خواهيد داد که فقط و فقط خودرو در همان ساعت و همان مکان تنظيم باشد و به محض تغيير محل يا تغيير ساعت ، خودرو از تنظيم خارج مي شود . احتمالا شما در هنگام رانندگي از شهري مانند تهران به شهري ديگر مانند رشت اين تغيير رفتار محسوس کاربراتور و بد روشن شدن و تنظيم نبودن خودرو را يا به طور کلي بد روشن شدن خودروهاي کاربراتوري در هنگام زمستان و يا صبح زود تجربه کرده ايد .

3 . عدم توزيع يکسان سوخت به سيلندرها : از آنجايي که کاربراتور وظيفه انتقال يک سيال را به سيلندرها به عهده دارد و اين انتقال بدون هيچ دخالتي انجام مي شود طبيعي است که به سيلندرهايي که به کاربراتور نزديکترند سوخت بيشتري منتقل شده و بازده آنها بيش از سيلندرهاي دورتر به کاربراتور مي باشد . اين موضوع باعث ايجاد يک نوع عدم بالانسينگ موتور مي شود که در صورت استفاده از کاربراتور اجتناب ناپذير است .

4 . خفه کردن کاربراتور : اين مشکل  در کليه کاربراتورهايي که واحد پمپ شتابدهنده دارند ديده مي شود که در زمان خاموشي موتور با چند بار فشردن پدال مقداري سوخت وارد سيلندر مي شود و کاربراتور فلوت مي کند . در حالي که اين موضوع در خودروهاي انژکتوري اصلا مصداق ندارد .

5 . پديده قفل گازي : اين پديده پس از خاموش کردن موتور رخ مي دهد . وقتي که موتور و متعاقب آن پمپ بنزين خاموش مي شود بنزيني که در لوله ها و کاربراتور موجود است بر اثر از دست دادن حرکت خود و نيز همنشيني با گرماي موتور بخار شده و باعث دير روشن شدن خودروهاي کاربراتوري پس از چند لحظه خاموش شدن مي شوند .اين پديده در خودروهاي انژکتوري نيز اتفاق مي افتد اما بلافاصله پس از باز کردن سوئيچ با کارکرد پمپ بنزين قبل از روشن شدن موتور اين موضوع منتفي مي شود .

6 . وابسته بودن به نوع بنزين  : اصولا يکي از پارامترهاي کيفي بنزين عدد اکتان است . اين عدد بدون واحد در واقع معياري است که به نوعي مي تواند به ما نشان دهد که تا چه حد مي توانيم بنزين را تحت فشار قرار دهيم بدون آنکه بنزين دچار خودسوزي و انفجار شود .هر چه عدد مزبور به عدد 100 نزديکتر باشد کيفيت بنزين مصرفي به اصطلاح بهتر خواهد بود .طبيعتا در لحظه تنظيم موتور اين کار با استفاده از بنزين مشخصي صورت مي گيرد . حال اگر نوع بنزين و در نتيجه عدد اکتان آن تغيير کند نيازمند تنظيم جديدي خواهيم بود .اکثر کساني که از بنزين معمولي در خودرو کاربراتوري خود استفاده مي کنند پس از استفاده از بنزين سوپر شاهد اين تفاوت کارکرد موتور مي شوند .

7 . تنظيمات زياد و پيچيدگي زياد مکانيکي : موجب مي شود که تعمير کاران اغلب به دليل عدم آگاهي از تنظيمات دقيق و يا عدم استفاده از ابزار مخصوص هاي لازم نسبت به تنظيم همه جانبه آن غفلت ورزيده و اين خود مزيد بر علت مي شود علاوه بر اين باعث خرابي هاي زودرس نيز خواهد بود .

معايب عمده ذاتي دلکو :

1 . شدت جرقه به دور موتور وابسته است : توليد برق در خودرو به دليل مکانيزم خاص عملکردي پلاتين و خازن دلکوست . در يک کويل ساده در زماني که پلاتين بسته است جريان از مسير کويل اوليه و پلاتين عبور کرده و به بدنه مي رسد . اين عمل موجب شارژ شدن جرياني سيم پيچ اوليه مي شود . اصولا سيم پيچ ها داراي خاصيت مشابهي با خازن ها هستند با اين تفاوت که خازن ها با تغييرات ولتاژ مخالفت کرده و در زمان افت ولتاژ شبکه با دادن ولتاژخود باعث ثابت ماندن آن در سيتم شده اما سيم پيچ ها داراي اين ويژگي هستند که سعي دارند با دادن جريان اضافي مقدار جريان عبوري از خود را ثابت نگه دارند .

تا زماني که پلاتين بسته است هيچ اتفاقي نمي افتد . به محض باز شدن پلاتين سيم پيچ که سعي دارد جريان خود را ثابت نگه دارد به اجبار جريان خود را به خازن هدايت مي کند . خازن وقتي در اين حالت قرار مي گيرد ولتاژ روي آن به شدت افزايش يافته و حتي به بالاي 300 ولت نيز ميرسد . اين شدت موجب مي شود که جريان تغيير مسير داده و به سيم پيچ برگردد . اين تغيير جريان تا شارژ مجدد سيم پيچ ادامه داشته و دوباره جهت جريان بين سيم پيچ و خازن تغيير مي کند . تا زماني که پلاتين باز است اين نوسان بارها انجام شده که نتيجه آن تغيير شار مغناطيسي و تحريک سيم پيچ ثانويه و ايجاد جرقه برروي شمع ها است . در هر بار باز شدن پلاتين اين عمل تکرار مي شود .در اين حالت موتور در دور آرام  هيچ مشکلي عملکردي ندارد اما با افزايش دور موتور زمان بسته شدن پلاتين ناخودآگاه کوتاه شده و عمل شارژ و دشارژ کويل خارج از بازه زماني باز و بسته شدن پلاتين قرار مي گيرد . اينجاست که عيب بزرگ سيستم جرقه زني دلکو ظاهر مي شود . کويل به دنبال پلاتين چون زمان کافي براي شارژ و دشارژ سيم پيچ اوليه ندارد نمي تواند شار لازم براي تحريک کامل سيم پيچ ثانويه را به دست آورد و لذا شدت جرقه در دورهاي بالاتر به طور محسوسي کاهش يافته و خودرو در دور بالا دچار لرزش زياد کاهش راندمان موتور و افزايش مصرف بنزين به صورت تصاعدي مي شود .

2 . شدت توزيع جرقه بر روي سر شمع ها يکسان نيست : مسئله وجود واير شمع ها و مشکلات آن هميشه يک معضل بوده است . اما مشکل عمده آن مسئله نا هماهنگ بودن طول وايرهاست که موجب نا موزوني شدت جرقه در سر شمع ها مي شود .

3 . عدم تناسب آوانس هاي ديناميکي و استاتيکي :

الف ) آوانس استاتيکي که با حرکت دادن موضعي دلکو ايجاد شده و توسط فرد تنظيم مي شود .

ب ) آوانس ديناميکي که شامل آوانس هاي خلائي و وزنه اي هستند که به طور اتوماتيک توسط دلکو تنظيم مي شوند . آوانس استاتيکي با توجه به دخالت دست هميشه دقيق تنظيم نمي شود و از طرفي به آوانس خلايي نيز نمي توان اطمينان داشت زيرا با هر بار فشردن و يا رها کردن گاز خلاء  منيفولد کم و زياد شده و آوانس خودرو به هم ميريزد و از جانب ديگر آوانس وزنه اي نيز با توجه به اتکا بر نيروي گريز از مر کز و خاصيت غير خطي فنر وزنه ها معمولا مقدار مناسبي را به دست نمي دهد . تمامي اين عوامل دست به دست هم مي دهند تا آوانس دلکو هرگز تنظيم قابل قبولي ارائه ندهد .

4 . تنظيمات زياد و پيچيدگي زياد مکانيکي : موجب مي شود که تعمير کاران اغلب به دليل عدم آگاهي از تنظيمات دقيق و يا عدم داشتن ابزار مخصوص هاي لازم نسبت به تنظيم هاي همه جانبه آن غفلت ورزيده و اين خود مزيد بر علت مي شود علاوه بر اين باعث خرابي هاي زودرس نيز خواهد بود .

سيستم تزريق سوخت الکترونيکي EFI  چيست ؟

اتومبيل ها يکي از دو سيستم کاربراتوري يا انژکتوري را براي تحويل مخلوط سوخت و هوا با نسبت صحيح به سيلندرها در تمام دامنه هاي سرعت دوراني موتور مورد استفاده قرار مي دهند . هر يک از اين دو سيستم حجم هواي مکش را اندازه گيري مي کند . حجم هواي مکش بر اساس زاويه دريچه گاز و سرعت موتور تغيير مي کند و هر دو سيستم نسبت سوخت و هواي صحيح را براي تمام سيلندرها بر اساس حجم هواي مکش تامين مي کنند .

به دليل اينکه ساخت کاربراتور نسبتا ساده است ونيازي به قطعات با تکنولوژي بالا ندارد در سطح وسيعي از موتورهاي بنزيني مورد استفاده قرار گرفته است . در پاسخ به نياز هاي فعلي براي کاهش آلودگي دود خروجي از اگزوز ‏، مصرف سوخت اقتصادي ، سوخت رساني بهينه و ساير موارد ديگر ، کاربراتورهاي امروزي بايد به وسيله  جبران سازهاي مختلف مجهز گردند که باعث به وجود آمدن کاربراتور با سيستم پيچيده تر مي گردد . براي اطمينان از نسبت سوخت و هواي صحيح در موتور سيستم EFI  بر اساس شرايط رانندگي مختلف به جاي کاربراتور مورد استفاده قرار گرفت .

سيستم کنترل EFI  در دو نوع آنالوگ و ديجيتال براي سوخت رساني به کار مي رود . در سيستم کنترل از نوع آنالوگ حجم سوخت تزريق شده بر اساس زمان مورد نياز براي شارژ و دشارژ کردن خازن کنترل مي شود و ليکن در سيستم کامپيوتري حجم سوخت تزريق شده بر اساس داده هاي ذخيره شده در حافظه مشخص مي گردد  علاوه بر کنترل زمان مقدار سوخت تزريق شده آوانس جرقه کنترل سرعت هرزگرد موتور کارکرد نادرست موتور و ساير موارد نيز مي تواند بوسيله ي سيستم کامپيوتري کنترل گردد .

تفاوت عمده سيستم هاي انژکتوري در موتورهاي بنزيني و گازوئيلي :

در سيستم هاي انژکتوري موتورهاي گازوئيل سوز از سيستم جرقه زني و شمع خبري نيست و در حقيقت احتراق درون محفظه ي سيلندر به روش احتراق خود به خودي يا Self Ignition  انجام مي شود بدين صورت که ابتدا هوا در مرحله تنفس وارد محفظه ي سيلندر شده و در مرحله تراکم تا ميزان حتي 1 به 25 متراکم مي شود در اين حالت دماي هوا تا حدود 700  درجه سانتي گراد افزايش مي يابد . سپس در بالاترين نقطه و در زمان مناسب گازوئيل توسط انژکتورها به درون سيلندر پاشش مي شود که در حضور هواي داغ باعث انفجار مي گردد و منجر به حرکت در آوردن پيستون و در نهايت حرکت موتور مي شود .

اما در موتورهاي بنزين سوز در مرحله تنفس مخلوط سوخت و هوا وارد سيلندر مي شود و همچنان انفجار سوخت در محفظه ي احتراق به کمک جرقه حاصل از فرمان رسيده به شمع ها صورت مي گيرد و اين نسبت تراکم تا حداکثر حدود 1 به 11 امکان پذير مي باشد و در صورت انفجار بي موقع سوخت درون سيلندر پديده Knocking  يا Detonation  روي داده و باعث وارد آمدن آسيب جدي به موتور خودرو مي شود . که اين امر توسط ECU  کنترل مي گردد .

وظيفه اي را که کاربراتور در سيستم سوخت رساني کاربراتوري به عهده دارد در سيستم هاي انژکتوري به عهده 2 سيستم سوخت رساني و سيستم هوارساني گذاشته شده است که بوسيله واحد کنترل الکترونيکي Electronic Control Unit   هدايت مي شوند .

سيستم سوخت رساني شامل : باک بنزين –Fuel Tank پمپ بنزين Fuel Pump – لوله اي انتقال سوخت  Fuel Pipe – فيلتر بنزين Fuel Filter – رگولاتور فشار Pressure Regulator  –  ريل توزيع کننده سوخت  Delivery Pipe Fuel Rail – انژکتورهاي مستقر بروي ريل سوخت Injectors و تعديل کننده جريان ( دامپر ) Damper مي باشد .

سيستم هوارساني نيز شامل : فيلتر هوا Air Filter –  اندازه گير جريان هوا Air Flow Meter – دريچه هوا  ‏Throttle Body – سيلندر Cylan. – منيفولد هوا  I.Manifold – مخزن آرامش  Surge Tank مي باشد .

در حقيقت سيستم سوخت رساني وظيفه اي تهيه سوخت مورد نياز در زمان مشخص و مقدار مناسب براي محفظه احتراق ( سيلندر ) و سيستم هوارساني نيز وظيفه اي تهيه هواي مورد نياز در زمان مشخص و مقدار و دماي مناسب براي محفظه احتراق ( سيلندر ) را به عهده دارند که به کمک سنسور هاي مختلف موجود در مسير شرايط لحظه به لحظه کارکرد موتور خودرو را اندازه گيري کرده و پس از انتقال به ECU  فرمان مناسب را گرفته و به کمک فرمانبر هاي مختلف بهينه ترين سوخت را براي کارکرد موتور تدارک مي بينند  . فرمان زمان جرقه زني شمع ها نيز توسط ECU  صادر مي شود .

اگر سيستم سوخت رساني را به بدن انسان تشبيه کنيم ECU يه عنوان مغز سيستم ، Sensorsسنسورها به عنوان حواس انسان ( بينايي و . . .  ) و Actuators يا عملگرها مانند دست و پاي انسان عمل مي کنند .

بعضي از سنسورهاي اصلي سيستم هاي EFI عبارتند از :

سنسور اندازه گيري دبي هوا  AFM ( ميزان دبي هوا از نظر جرمي و ميزان دبي هوا از نظر حجمي )  – سنسور اندازه گيري ميزان خلاء ورودي  MAP   – سنسور اندازه گيري ميزان دماي هوا  ATS  – سنسور اندازه گيري دماي آب موتور CTS  – سنسور اندازه گيري دور موتور RPM يا Crankshaft Sen.  – سنسور موقعيت دريچه گاز TPS  – سنسور    l – سنسور اندازه گيري دماي سوخت FTS – سنسور اندازه گيري فشار سوخت FPS –  سنسور کنترل وضعيت احتراق درون سيلندرها Knock Sen.  –    سنسور وضعيت سيلندرها Camshaft Sen.  –  سنسور اندازه گيري  CO و  HC   CO-Potentiometer Sen.  

عملگرها Actuators عمده سيستم نيز شامل شير موتوري Stepper Motor – انژکتورها Injectors  – گرمکن هوا PTC –  شمع ها و . . . مي باشند .

سيستم هاي انژکتوري در طول زمان تغييرات متنوعي کرده اند که در ابتداي دهه 1970 ميلادي ابداع شده  از سيستم هاي مکانيکي انژکتوري آغاز و سپس سيستم هاي الکترونيکي طراحي شدند  . نيز از سيستم هاي تک انژکتوري شروع شده و هم اينک  از سيستم هاي پاشش سوخت مستقيم استفاده مي شود .

انواع سيستم هاي سوخت رساني انژکتوري به ترتيب ابداع :

در اينجا سه مورد آخر که معمولترين سيستم هاي سوخت رساني انژکتوري را شامل مي  شوند معرفي مي کنيم سيستم هاي پاشش سوخت تکي يا Single Point Fuel Injection  :

در اين سيستم ها از يک انژکتور براي تغذيه چهار سيلندر استفاده مي شود که اين انژکتور سوخت مورد نياز را در ابتداي منيفولد سوخت مي پاشد .از نظر انتقال سوخت نظير سيستم هاي کاربراتوري مي باشد اما به کمک واحد کنترل الکترونيکي شرايط مناسب تري و مطلوب تري را براي محفظه ي احتراق فراهم ميکند .

سيستم هاي پاشش سوخت چند گانه يا Multi Point Fuel Injection :

که به تعداد سيلندر هاي خودرو از انژکتور استفاده مي شود که اين انژکتورها برروي ريل سوخت نصب شده و سوخت مورد نياز را مستقيم در پشت سوپاپ هاي سوخت تزريق مي کنند .نسبت به سيستم هايSPFI  ميزان تغييرات سوخت در آنها پس از پاشش تا زمان احتراق بسيار کمتر است در نتيجه سوخت با شرايط بهتري وارد سيلندر مي شود و معمولترين نوع اين سيستم ها در حال حاضر به شمار مي روند .

سيستم هاي پاشش مستقيم سوخت يا Gasoline Direct Injection  :

در اين روش  براي اينکه حداقل تغيير در شرايط سوخت ورودي به سيلندر روي دهد انژکتورها سوخت مورد نياز براي احتراق را مستقيم درون محفظه سيلندر تزريق مي کنند . که به جز تعدادي خودرو ساز هم اکنون آنچنان مورد استفاده عمومي قرار نگرفته است .

سيستم مورد استفاده در خودروهاي داخلي عمدتا از نوعMPFI  مي باشد که شامل منيفولد ؛ ريل سوخت و انژکتورها و رگولاتور فشار نصب شده بروي آن ؛ دريچه هوا و قطعات نصب شده بروي آن  ؛ سيستم الکتريکي تعيين زمان احتراق و غيره  . . . و واحد کنترل الکترونيکي ECU  ‌  مي باشد .که از اين ميان تنها انژکتورها ؛ رگولاتور فشار ؛  تعدادي از قطعات دريچه هوا ، ECU   ، سنسورها و قطعات بسيار حساس به دليل استفاده از تکنولوژي هاي ويژه از اقلام وارداتي بوده و بصورت انحصاري تنها توسط چند شرکت در جهان طراحي و توليد مي شوند و تقريبا بقيه قطعات در داخل کشور ساخته مي شوند .

آشنايي با سيستم هاي CLOSE LOOP  و OPEN LOOP  :

اصولا در هر سيستمي تعدادي ورودي و خروجي وجود دارد . موتور خودرو نيز سيستمي است که بنزين و هوا و . . . ورودي هاي آن و دود اگزوز و . . .  خروجي آن مي باشد . اگر با اين ديد به يک خودرو کاربراتوري نگاه کنيم موتور خودرو داراي يک سيستم باز است يعني يک سري ورودي به خودرو داده شده و سيستم نيز بدون هيچ گونه بازنگري از طرف ما يک خروجي ارايه مي دهد . اين سيستم ها را مدار – باز يا OPEN LOOP  مي گويند .

اما در بعضي از خودرو هاي جديد از خروجي موتور خودرو ( دود اگزوز ) نمونه ( فيد بک منفي ) گرفته شده و با کار موتور مقايسه مي شود . اگر موتور در استفاده از ورودي هاي اطلاعاتي خود که همان سنسورها هستند دچار خطايي شده باشد ( خواه از طرف ECU خواه از طرف سنسورها و خواه خطاي ناشي از عملکرد نادرست فرمانبر ها به هر دليل باشد ) سعي مي کند تا با تصحيح عملکرد خود بهترين بازده را در خروجي خود به دست دهد . به اين سيستم ها مدار – بسته يا CLOSE LOOP  مي گويند .فايده عمده سيستم هاي مدار – بسته در اين است که علاوه بر تنظيمي که ECU  به صورت دائم بر کارکرد موتور خودرو دارد در هر لحظه اين تنظيم نيز تحت نظارت دوباره بوده و اگر خطاي کوچکي نيز اتفاق بيفتد بلافاصله تصحيح مي شود .

در موتورهايي که از بنزين سرب دار استفاده مي شود سيستم سوخت رساني از نوع مدار باز يا OPEN LOOP استفاده مي شود و در موتورهايي که از بنزين بدون سرب استفاده مي شود عموما سيستم سوخت رساني از نوع مدار بسته يا CLOSE LOOP مي باشد .

مزاياي استفاده از سيستم هاي انژکتوري نسبت به سيستم هاي کاربراتوري :

1 . افزايش راندمان حجمي و حرارتي موتور بدليل يکنواختي و ترکيب صحيح نسبت هوا و سوخت در حالتهاي مختلف کاري موتور

2 . افزايش راندمان حجمي باعث افزايش گشتاور و توان خروجي موتور تا 15 درصد مي شود .

3 . نسبت هوا ي ورودي به هر سيلندر بدليل استفاده تمام سيلندرها از يک حجم ثابت تقريبا برابر است .

4 . بدليل استفاده از سيتم هاي اندازه گيري دقيق الکترونيکي براي اندازه گيري دبي هواي ورودي سوخت متناسب با آن تامين شده و در نتيجه مصرف سوخت کاهش مي يابد .

5 . در اين سيستم ها به علت حذف کاربراتور و پياله بنزين بخارات حاصل از تيخير سوخت در پياله از بين مي رود .

6 . کنترل موتور در شرايط مختلف کاري کارکرد موتور مناسب تر و بهتر شده و موتور در هواي سرد سريعتر روشن شده و نيازي بوجود ساسات نمي باشد .

7 . بدليل يکنواختي ترکيب سوخت و هوا احتراق مناسب تر صورت گرفته و بدليل افزايش راندمان احتراق موتور نرم تر و بي صدا ترکار مي کند .

8 . بدليل امتزاج مناسب سوخت و هوا راندمان احتراق افزايش يافته و در نتيجه مي توان ضريب تراکم حجمي موتور را افزايش داد .

9 . در سيستم هاي انژکتوري بدليل اينکه نيازي به گرم کردن منيفولد ورودي نمي باشد در نتيجه دانسيته هواي ورودي بيشتر شده و راندمان حجمي را افزايش مي دهد و در نهايتا قدرت خروجي موتور افزايش مي يابد .

10 .  با افزايش راندمان احتراق و کنترل پديده Knock يا Detonation  باعث افزايش عمر موتور خودرو مي شود .

11 . مهمترين علت ساخت سيستمهاي انژکتوري و مزيت اصلي آن نسبت به موتورهاي کاربراتوري کاهش آلودگي ناشي از موتور خودرو مي باشد تا قابليت پوشش دادن استانداردهاي عدم آلايندگي را داشته باشند .

معايب سيستم هاي سوخت رساني انژکتوري نسبت به کاربراتوري :

1 . گران بودن موتور بدليل گران بودن قطعات سيستم هاي انژکتوري

2 . احتياج بيشتر به تعمير و نگهداري و خدمات پس از فروش

3 . نياز به صافي بنزين دقيق تر و بنزين با کيفيت بالاتر

مطابق آنچه در اين نوشتار به صورت  ساده و مختصر بيان شد مي توان گفت. که هر چه  سيستم سوخت رساني دقيق تر ميزان ورودي ها و خروجي هاي خود را اندازه گيري نمايد و در نتيجه بهتر توانايي کارکرد و تطبيق پذيري با شرايط گوناگون را داشته باشد منجر به بهبود عملکرد و کارايي خودرو مي شود . که اين موارد در سيستم هاي تزريق سوخت الکترونيکي بيشتر و بهتر مشهود مي باشد .و در ديگراينکه رسيدن به هواي پاک و کاهش آلودگي که امروزه از دغدغه هاي عمده ي پيش رو در کلان شهر ها است و نيز کاهش مصرف سوخت و در حقيقت استفاده بهينه از منابع محدود انرژي بدون استفاده از اين سيستم هاي جديد سوخت رساني ( EFI ) تقريبا غير ممکن است .

سوخت هيدروژن

هيدروژن فراوان ترين عنصر طبيعت محسوب مي شود بنابراين دانشمندان در تلاش اند تا راهي بيابند كه بتوان از هيدروژن به عنوان سوخت در خودروها استفاده كرد.
آزمايشات انجام گرفته در ايستگاه فضايي بين المللي مي تواند حركت به سوي اقتصاد مبتني بر هيدروژن را تسريع كند. تصور كنيد براي سوخت گيري خودروتان به سمت جايگاه سوخت رساني حركت مي كنيد، دهانه لوله سوخت رساني را وارد مخزن سوخت خودرو مي كنيد، اما سوختي كه مصرف مي كنيد، از نوع سوخت هاي متداول نيست بلكه هيدروژن است. هيدروژن گازي بي رنگ و بي بو است كه از سوختن آن فقط بخار آب حاصل مي شود كه سريع و بدون هيچ خطري توسط محيط اطراف جذب مي شود. يك كيلوگرم از هيدروژن تقريباً سه برابر همين ميزان بنزين انرژي آزاد مي كند.
و اين در حالي است كه هيدروژن فراوان ترين عنصر طبيعت محسوب مي شود! پس جاي تعجب نيست كه چرا دانشمندان در تلاش اند تا راهي بيابند كه بتوان از هيدروژن به عنوان سوخت در خودروها استفاده كنند. ال ساكو مدير مركز توليد مواد پيشرفته تحت جاذبه ضعيف (CAMMP) در دانشگاه نورسسترون بوستون كه زير نظر ناسا مشغول فعاليت است در اين زمينه مي گويد: «ده ها شركت از جمله بزرگ ترين شركت هاي سازنده خودرو، موتورهايي را طراحي كرده اند كه از هيدروژن به عنوان سوخت استفاده مي كند. اين موتورها بسيار شبيه به موتورهاي احتراق داخلي هستند كه ما امروزه به طور گسترده اي از آنها استفاده مي كنيم. سلول هاي سوختي – يكي ديگر از منابع ممكن براي توليد نيرو در خودروها – نيز از هيدروژن استفاده مي كنند. براي آنكه استفاده از اين فناوري ها در زندگي روزمره ممكن شود، لازم است دانشمندان راهي براي ذخيره سازي و انتقال ايمن هيدروژن بيابند كه از لحاظ هزينه به صرفه بوده و با هزينه هاي استفاده از بنزين قابل مقايسه باشد.»
اما انجام اين كار چندان هم آسان نيست. گاز هيدروژن سبك و فرار است. مولكول هاي كوچك H2 از طريق روزنه ها و شكاف ها و همچنين از طريق بست ها و شيرها بسيار سريع نشت مي كنند و هنگامي كه از اين طريق خارج شدند خيلي زود تبخير مي شوند. هيدروژن چهار برابر سريع تر از متان و ده برابر سريع تر از بخارهاي بنزين نفوذ مي كند. اين مسئله در مورد حفظ ايمني دستگاه از اهميت بسيار زيادي برخوردار است چرا كه قطرات هيدروژن بسيار سريع تبخير شده و در محيط پراكنده مي شوند و مي توانند ايمني سيستم را به خطر اندازند. اين مسئله مي تواند براي هر كسي كه مي خواهد گاز هيدروژن را ذخيره كند، دردسرساز شود. هر چند كه هيدروژن مايع بسيار متراكم است و ذخيره سازي آن آسان به نظر مي رسد، اما در عين حال ذخيره كردن آن مي تواند مشكلاتي را نيز به همراه داشته باشد. هيدروژن حدوداً در دماي 20 درجه كلوين (253 درجه سانتي گراد) مايع مي شود. نگهداري از يك مخزن پر از هيدروژن مايع نيازمند استفاده از يك سيستم خنك كننده جانبي سنگين است، فعلاً استفاده از اين سيستم ها در خودروهاي مسافربري معمولي مقدور نيست. هيدروژن مايع چنان سرد است كه حتي مي تواند باعث منجمد شدن هوا نيز شود.
اين امر مي تواند به مسدود شدن شيرها و اتصالات منجر شود كه افزايش ناخواسته فشار را به همراه دارد. البته ممكن است گفته شود براي مقابله با انجماد هوا از سيستم هاي عايق كاري استفاده شود، اما اين كار نيز مشكلاتي را در پي دارد كه از جمله آنها مي توان به افزايش وزن سيستم ذخيره سازي سوخت اشاره كرد. با اين تفاسير چگونه مي توان بر مشكلات پيش رو غلبه كرد؟ ساده است: چند قطعه سنگ را در داخل مخزن سوخت قرا دهيد. البته در اين مورد نمي توان از سنگ هاي معمولي استفاده كرد بلكه بايد از سنگ هاي ويژه اي كه زئوليت (Zeolite) نام دارند استفاده كرد. ساكو در تشريح خواص اين سنگ ها مي گويد: «زئوليت ها موادي از جنس سنگ هستندكه بسيار متخلخلند و به همين دليل مي توانند به عنوان اسفنج هاي مولكولي عمل كنند. زئوليت ها در شكل كريستالي خود به صورت شبكه گسترده اي از حفره ها و شكاف هاي به هم پيوسته در نظر گرفته مي شوند كه بسيار شبيه كندوي زنبور عسل است. يك مخزن سوخت كه در ساختار آن از اين موارد كريستالي استفاده شده است، مي تواند گاز هيدروژن را «در حالت شبه مايع و بدون نياز به سيستم هاي خنك كننده سنگين» به دام انداخته و در خود ذخيره كند. ساكو و همكارانش در نظر دارند، با استفاده از كمك هاي برنامه توسعه توليدات فضايي ناسا كه در مركز پروازهاي فضايي مارشال مستقر است، ايده استفاده از زئوليت ها در مخزن سوخت را عملي سازند. نام زئوليت از كلمات يوناني «Zeo » به معناي جوشيدن و «lithos » به معناي جوشيدن مشتق شده است و معناي تحت اللفظي آن «سنگي كه مي جوشد» است. اين نام را به اين دليل به اين سنگ ها اطلاق مي كنند كه هنگامي كه تحت تاثير حرارت قرار مي گيرند، محتويات خود را خارج مي كنند. ساكو طرز كار مخزن هاي سوخت زئوليت دار كه در دما كنترل مي شود را اين گونه شرح مي دهد: «در ابتدا بايد مقداري يون هاي با بار منفي را به اين زئوليت ها بيافزاييم. اين يون ها مثل تشتك عمل مي كنند، درست مثل درپوش دوات؛ و بدين ترتيب حفره هاي موجود در شبكه كريستالي را مسدود مي كنند. مي توان با حرارت دادن زئوليت به ميزان بسيار جزيي يون ها را از مقابل اين حفره ها به كناري راند. مي توان زئوليت ها را از هيدروژن انباشته كرد و سپس دماي آن را به حالت عادي برگرداند، با اين كار يون ها به جاي قبلي خود برمي گردند و مانع خروج محتويات حفره ها مي شوند.»
حدود 50 نوع زئوليت مختلف با تركيب شيميايي و ساختار كريستالي متفاوت در طبيعت يافت مي شود، گذشته از اين شيميدان ها روش ساخت مصنوعي تعداد ديگري از آنها را دريافته اند. كساني كه گربه دارند ممكن است با اين مواد آشنايي داشته باشند. چرا كه از اين مواد به عنوان بوگير در بستر حيوان استفاده مي شود. ساكو خاطرنشان مي سازد: «با استفاده از زئوليت هاي موجود مي توان مقدار كمي از هيدروژن را ذخيره كرد، اما اين مقدار كافي نيست.» پس چه مقدار هيدروژن كافي است؟
تصور كنيد ديواره مخزن سوخت خودروي شما توسط سنگ هاي متخلخل و كريستالي پوشيده شده است و اين سنگ ها حدود 40 كيلوگرم وزن دارد. به جايگاه سوخت گيري مراجعه مي كنيد و متصدي جايگاه حدود 5/3 كيلوگرم هيدروژن را به مخزن پوشيده از زئوليت خودروي شما تزريق مي كند.از لحاظ نظري اين مقدار هيدروژن، هم از لحاظ وزني و هم از لحاظ مقدار انرژي ذخيره شده در آن برابر مخزني پر از بنزين است. ساكو خاطر نشان مي سازد: «اگر بتوان كريستال هايي از زئوليت توليد كرد كه بتواند حدود 6 تا 6 درصد از وزن خود را، هيدروژن ذخيره كند، آن وقت يك مخزن زئوليتي پر از هيدروژن مي تواند با يك مخزن معمولي پر از بنزين رقابت كند.» با اين همه بهترين زئوليت هاي موجود مي توانند فقط 2 تا 3 درصد از وزن خود را هيدروژن ذخيره كنند. در سال 1995 ساكو به عنوان يكي از متخصصين يك ماموريت به وسيله شاتل فضايي، كلمبيا (sts-73) به فضا مسافرت كرد. هدف وي از اين ماموريت اين بود كه بتواند زئوليت هايي با كيفيت بهتر را در فضا توليد كند. «در محيطهاي با گرانش كم، مواد با سرعت بسيار كمتري گرد هم مجتمع مي شوند و اين اثر باعث مي شود كه كريستال هاي زئوليت به وجود آمده هم بزرگ تر باشند و هم از نظم بيشتري برخوردار شوند.»
كريستال هاي زئوليت توليد شده در زمين بسيار كوچك هستند و ضخامت آنها در حدود 2 تا 8 ميكرون است. اين مقدار حدود يك دهم ضخامت موي انسان است. اما كريستال هايي را كه ساكو توانست در فضا تهيه كند هم ده مرتبه بزرگ تر بودند و هم ساختار داخلي مناسب تري داشتند و اين شروع مسرت بخشي بود.
ساكو مي گويد: «مراحل بعدي كار را بايد در ايستگاه فضايي بين المللي انجام داد.» ساكو و همكارانش يك كوره توليد كريستال هاي زئوليت ساخته اند، كه در ابتداي سال 2002 در ايستگاه فضايي بين المللي نصب شده است. كن بوور ساكس فرمانده يكي از ماموريت هاي ايستگاه فضايي بين المللي از اين كوره براي توليد چند نمونه از كريستال ها استفاده كرده است. كن در حين كار مجبور بود بعضي از مشكلات غيرمنتظره به وجود آمده هنگام اختلاط محلول هاي به كار رفته در رشد كريستال ها را حل كند – اين امر ارزش حضور انسان در هنگام آزمايشات فضايي را نشان مي دهد – اما از آن پس آزمايشات مربوط به اين گونه كريستال ها با سرعت كمتري به پيش مي رود. ساكو مي گويد در مرحله بعد بايد كريستال هاي توليد شده در فضا را به زمين منتقل كرد و آزمايشات مربوطه را روي آنها انجام داد. البته وي خاطرنشان مي سازد كه هدف آنها توليد انبوه كريستال هاي زئوليت در فضا نيست، چرا كه اين كار – حداقل فعلاً – مقرون به صرفه نيست. وي مي گويد ما فقط مي خواهيم دريابيم آيا مي توان زئوليت هايي را ساخت كه بتوانند هفت درصد از وزن خود را هيدروژن ذخيره كنند يا خير؟ اگر بتوان اين كار را در فضا انجام داد، آن وقت مي توان با اتخاذ تدابير ويژه اي دريافت كه چگونه همين فرآيند را در زمين به گونه مشابهي انجام داد.
در تمام طول دوره انجام اين تحقيقات ساكو در فكر تغيير مصرف سوخت و تحول جهاني از سوخت هاي فسيلي به سمت سوخت هيدروژني بود. اين ايده رويايي بزرگ است اما مي توان به آن دست يافت. زئوليت ها مي توانند به عنوان نكته كليدي براي استفاده از سوخت هيدروژن و رد شدن از سد مشكلات فناوري محسوب شوند. به زودي اين ايده فراگير خواهد شد، آن وقت احتمالاً كسي از شما خواهد پرسيد… «آيا در اين نزديكي جايگاه سوخت هيدروژن وجود دارد؟»

فهرست منابع و ماخذ:

1 . اصول کارکرد موتورهاي بنزيني انژکتوري / سيدهادي رياضي /  طراح / 1381 .

2 . سوخت رساني موتورهاي ديزل و بنزيني انژکتوري / مجتبي ضيايي / تک خودرو / 1368 .

3 . آشنايي و عيب يابي برق پژو 405 و سيستم انژکتوري پرشيا / سيامک گرشاسبي / کمال هنر  / 1382 .

4 . آشنايي و عيب يابي سيستمهاي انژکتوري مولتي پلکس و الکترونک پژو 206 ايران / سيامک گرشاسبي / کمال هنر / 1382 .

5 . فرهنگ لغات فني اتومبيل / رضا هاشمي / روشن / 1373 .

6 . جزوات منتشره توسط  شرکت هاي  ساپکو و مگا موتور ( شرکت هاي طراحي مهندسبي و تامين قطعات ايران خودرو و سايپا ) .