كيف يعمل حقن الوقود فى محركات السيارات

في محاولة لمواكبة قوانين الانبعاثات وكفاءة الوقود ، تغير نظام الوقود المستخدم في السيارات الحديثة كثيرًا على مر السنين.
كانت سيارة سوبارو جستي عام 1990 هي آخر سيارة بيعت بها مكربن. في العام التالي ، تم حقن الوقود في السيارات.
لكن حقن الوقود كان موجودًا منذ الخمسينيات من القرن الماضي، وتم استخدام الحقن الإلكتروني للوقود على نطاق واسع في السيارات الأوروبية بدءًا من عام 1980 تقريبًا.
والآن، تحتوي جميع السيارات المباعة على أنظمة حقن الوقود.
في هذه المقالة ، سوف نتعلم كيف يدخل الوقود إلى أسطوانة المحرك ، وما تعنيه المصطلحات مثل “حقن الوقود متعدد المنافذ” و “حقن وقود جسم الخانق”

نهاية المكربن

في معظم فترات وجود محرك الاحتراق الداخلي ، كان المكربن ​​هو الجهاز الذي يوفر الوقود للمحرك. في العديد من الآلات الأخرى ، مثل جزازات العشب والمناشير،
لا تزال كذلك. ولكن مع تطور السيارة ، أصبح المكربن ​​أكثر وأكثر تعقيدًا في محاولة التعامل مع جميع متطلبات التشغيل. على سبيل المثال ، للتعامل مع بعض هذه المهام ، كان للمكربن ​​خمس دوائر مختلفة:

• الدائرة الرئيسية – توفر وقودًا كافيًا للقيادة الموفرة للوقود
• دائرة الخمول – توفر وقودًا كافيًا فقط للحفاظ على تباطؤ المحرك
• مضخة التسريع – توفر دفعة إضافية من الوقود عند الضغط على دواسة الوقود لأول مرة ، مما يقلل التردد قبل زيادة سرعة المحرك
• دائرة إثراء الطاقة – توفر وقودًا إضافيًا عند صعود السيارة إلى أعلى التل أو جر مقطورة
• الخانق (البوابة)  – يوفر وقودًا إضافيًا عندما يكون المحرك باردًا حتى يبدأ تشغيله

من أجل تلبية متطلبات الانبعاثات الأكثر صرامة ، تم إدخال المحولات الحفازة. مطلوب تحكم دقيق للغاية في نسبة الهواء إلى الوقود لكي يكون المحول الحفاز فعالاً.
تراقب حساس الأكسجين كمية الأكسجين في العادم، وتستخدم وحدة التحكم في المحرك (ECU) هذه المعلومات لضبط نسبة الهواء إلى الوقود في الوقت الفعلي.
وهذا ما يسمى التحكم في الحلقة المغلقة – لم يكن من الممكن تحقيق هذا التحكم باستخدام المكربنات. كانت هناك فترة وجيزة من الكربوريتورات التي يتم التحكم فيها كهربائيًا قبل تولي أنظمة حقن الوقود ،
ولكن هذه الكربوهيدرات الكهربائية كانت أكثر تعقيدًا من الكربوهيدرات الميكانيكية البحتة.
في البداية ، تم استبدال المكربنات بأنظمة حقن وقود جسم الخانق (تُعرف أيضًا بالنقطة المفردة أو أنظمة حقن الوقود المركزية) التي دمجت صمامات حاقن الوقود التي يتم التحكم فيها كهربائيًا في جسم الخانق.
كانت هذه تقريبًا عبارة عن بديل مثبت للمكربن ، لذلك لم يكن على صانعي السيارات إجراء أي تغييرات جذرية على تصميمات محركاتهم.
تدريجيًا ، عندما تم تصميم المحركات الجديدة ، تم استبدال حقن وقود جسم الخانق بحقن وقود متعدد المنافذ (يُعرف أيضًا باسم حقن الوقود متعدد النقاط أو الحقن المتسلسل).
تحتوي هذه الأنظمة على حاقن وقود لكل أسطوانة ، وعادة ما يتم وضعها بحيث يتم رشها مباشرة على صمام السحب. توفر هذه الأنظمة قياسًا أكثر دقة للوقود واستجابة أسرع.

عندما تخطو على دواسة البنزين

يتم توصيل دواسة الوقود في سيارتك بصمام الخانق (البوابة) – وهو الصمام الذي ينظم كمية الهواء التي تدخل المحرك. لذا فإن دواسة الوقود هي حقًا دواسة الهواء.
عندما تضغط على دواسة الوقود ، يفتح صمام الخانق(البوابة) أكثر، مما يسمح بدخول المزيد من الهواء. وحدة التحكم في المحرك (ECU ، الكمبيوتر الذي يتحكم في جميع المكونات الإلكترونية للمحرك) “ترى” صمام الخانق مفتوحًا وتزيد من معدل الوقود تحسباً لدخول المزيد من الهواء إلى المحرك.
من المهم زيادة معدل الوقود بمجرد فتح صمام الخانق ؛ خلاف ذلك ، عند الضغط على دواسة الوقود لأول مرة ، قد يكون هناك تردد حيث يصل بعض الهواء إلى الأسطوانات دون وجود وقود كاف بداخلها.
تراقب المستشعرات كتلة الهواء التي تدخل المحرك ، وكذلك كمية الأكسجين في العادم. تستخدم وحدة التحكم الإلكترونية هذه المعلومات لضبط توصيل الوقود بحيث تكون نسبة الهواء إلى الوقود صحيحة تمامًا.

الحاقن (رشاش البنزين)

رشاش الوقود ليس سوى صمام يتم التحكم فيه إلكترونيًا. يتم تزويده بوقود مضغوط عن طريق مضخة الوقود في سيارتك ، وهو قادر على الفتح والإغلاق عدة مرات في الثانية.
عندما يتم تنشيط الحاقن ، يحرك مغناطيس كهربائي مكبسًا يفتح الصمام ، مما يسمح للوقود المضغوط بالتدفق عبر فوهة صغيرة. تم تصميم الفوهة لتفتيت الوقود – لجعل ضبابًا دقيقًا قدر الإمكان بحيث يمكن أن يحترق بسهولة.
يتم تحديد كمية الوقود التي يتم توفيرها للمحرك من خلال مقدار الوقت الذي يظل فيه حاقن الوقود مفتوحًا. وهذا ما يسمى عرض النبضة، ويتم التحكم فيه بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية.
يتم تثبيت الحاقنات في مشعب السحب بحيث تقوم برش الوقود مباشرة على صمامات السحب. أنبوب يسمى سكة الوقود يوفر الوقود المضغوط لجميع الحاقنات.
من أجل توفير الكمية المناسبة من الوقود ، تم تجهيز وحدة التحكم في المحرك بمجموعة كبيرة من أجهزة الاستشعار. دعونا نلقي نظرة على بعضها.

حساسات الموتور

من أجل توفير الكمية الصحيحة من الوقود لكل حالة تشغيل ، يجب على وحدة التحكم في المحرك (ECU) مراقبة عدد كبير من أجهزة استشعار الإدخال. هنا ليست سوى عدد قليل:

حساس تدفق الهواء الشامل

يخبر وحدة التحكم الإلكترونية بكتلة الهواء التي تدخل المحرك

حساس الأكسجين

يراقب كمية الأكسجين في العادم حتى تتمكن وحدة التحكم الإلكترونية من تحديد مدى ثراء أو ضعف خليط الوقود وإجراء التعديلات وفقًا لذلك

حساس موضع الخانق (البوابة)

يراقب موضع صمام الخانق (الذي يحدد مقدار الهواء الذي يدخل المحرك) حتى تتمكن وحدة التحكم الإلكترونية من الاستجابة بسرعة للتغييرات ، مما يؤدي إلى زيادة أو خفض معدل الوقود حسب الضرورة

حساس درجة حرارة سائل التبريد

يسمح لوحدة التحكم الإلكترونية بتحديد وقت وصول المحرك إلى درجة حرارة التشغيل المناسبة

حساس الجهد

يراقب جهد النظام في السيارة حتى تتمكن وحدة التحكم الإلكترونية من رفع سرعة الخمول في حالة انخفاض الجهد (مما يشير إلى حمل كهربائي مرتفع)

حساس الضغط المطلق المتنوع

يراقب ضغط الهواء في مشعب السحب تعتبر كمية الهواء التي يتم سحبها إلى المحرك مؤشرًا جيدًا على مقدار الطاقة التي ينتجها؛ وكلما زاد الهواء الذي يدخل المحرك، انخفض الضغط المتشعب، لذلك تُستخدم هذه القراءة لقياس مقدار الطاقة التي يتم إنتاجها.

حساس سرعة المحرك

يراقب سرعة المحرك ، وهو أحد العوامل المستخدمة لحساب عرض النب

هناك نوعان رئيسيان من التحكم للأنظمة متعددة المنافذ:
يمكن فتح حاقنات الوقود جميعها في نفس الوقت، أو يمكن فتح كل واحدة قبل فتح صمام السحب الخاص بأسطوانة (وهذا ما يسمى بحقن الوقود متعدد المنافذ المتسلسل).
تتمثل ميزة الحقن المتسلسل للوقود في أنه إذا أجرى السائق تغييرًا مفاجئًا، يمكن للنظام أن يستجيب بسرعة أكبر لأنه من وقت إجراء التغيير، يتعين عليه الانتظار فقط حتى يفتح صمام السحب التالي، بدلاً من اكتماله التالي ثورة المحرك.