کنیستر چیست و کاربرد آن

مسائل محیط‌زیست در دنیای امروز بسیار موردتوجه قرار می‌گیرد. یکی از اجزا مهم این سیستم در خودروها واحد کنیستر Canister است. در این مقاله با وظیفه کنیستر و نحوه عملکرد آن در سیستم انژکتوری (سیستم سوخت رسانی انژکتوری بنزینی) آشنا خواهید شد.

چرا سیستم کنترل بخارات سوخت؟ (EVAPoration emission control system )

باک هر خودرو منبعی برای ذخیره سوخت است که حجم قابل‌توجهی از سوخت در آنجا نگهداری می‌شود. خودروها در مناطق با آب‌وهوای مختلفی باید کار کنند. سوخت‌ها دمای تبخیر متفاوتی دارند؛ مثلاً بنزین در دماهای بسیار کم نیز به‌راحتی تبخیر می‌شود در نتیجه همواره بخشی از باک بخارات سوخت است.
اگر مقدار این بخارها از حد خاصی بیشتر شود، نگهداری این بخارات داخل باک صحیح نیست؛ چون ممکن است منجر به افزایش فشار در باک شده و سبب بروز ترک، شکستگی، نشتی و یا ترکیدن باک بشود؛ بنابراین باید این بخارها به نحوی از باک خارج شوند.
از طرف دیگر ارسال بخارهای سوخت به هوای آزاد نیز باعث ایجاد آلودگی‌های زیست‌محیطی می‌شود؛ بنابراین سیستم کنترل بخارات سوخت که به‌اختصار EVAP نامیده می‌شود برای این منظور طراحی شده است که بخارات سوخت را از باک خارج کند؛ اما آن را به هوای آزاد ارسال نکند.

بخارات چگونه کنترل می‌شوند؟

به‌صورت کلی سه روش کلی برای کنترل بخارهای سوخت موجود در باک وجود دارد. شکل 1 این سه روش را نشان می‌دهد.

شکل 1- روش‌های کنترل بخارهای سوخت در باک

محل قرارگرفتن باک تقریباً در حداکثر فاصله با موتور است؛ بنابراین حرارت موتور کمتر به آن می‌رسد. در خودروهای جدید عموماً از باک‌های پلیمری استفاده می‌شود که در آنها انتقال حرارت نسبت به باک‌های فلزی کمتر هستند در نتیجه کمتر بخارات سوخت در آنها ایجاد می‌شود.
استفاده از حباب‌گیرها روش دیگری برای کنترل بخارهای سوخت به شمار می‌رود. به‌عنوان نمونه واحد حباب‌گیر باک در خودرو پراید در صندوق عقب سمت راننده است که با جذب بخارها و مایع کردن آنها را به باک بر می‌گرداند. شکل 2 نمونه‌ای از این حباب‌گیرها را نشان می‌دهد.

شکل 2- حباب‌گیر باک – پراید

نحوه عملکرد این واحد در یک مقاله مجزا بررسی خواهد شد.
روش سوم که در بیشتر خودروها استفاده می‌شود استفاده از کنیستر Canister برای جذب بخارهای واحد باک و ارسال آن به موتور در شرایط مناسب است.

کنیستر Canister

واحد کنیستر که به‌صورت کامل Carbon canister یا Charcoal canister نامیده می‌شود، قطعه‌ای است که بخارهای سوخت در آن ذخیره می‌شوند. شکل 3 نمونه‌ای از کنیسترهای موجود در خودروهای مختلف را نشان می‌دهد.

شکل 3- نمونه‌های از کنیسترها مورداستفاده در خودروهای داخلی

محل نصب کنیستر Canister

باتوجه‌به وظیفه‌ کنیستر Canister محل نصب آن می‌تواند در فاصله بین باک و موتور باشد. در خودروهای داخلی معمولاً محل نصب‌ کنیستر زیر کاپوت (محفظه موتور) است.
اما در برخی خودروها این واحد زیر خودرو و نزدیک به بخش باک نصب می‌شود. شکل 4 نمونه‌ای از محل‌های نصب‌ کنیستر را نشان می‌دهد.

شکل 4- نمونه‌ای از محل نصب‌کنیستر

داخل کنیستر Canister چیست؟

داخل‌ کنیستر از پودر زغال فعال پر شده است که وظیفه جذب بخار سوخت را بر عهده دارد. شکل 5 نمونه‌های از اجزا داخلی آن را نشان می‌دهد.

شکل 5 – نمونه‌هایی از اجزا داخلی‌ کنیستر

غیر از پودر زغال فعال، متناسب با نوع کنیستر‌سوپاپ‌های کنترلی مکانیکی و الکتریکی در کنیستر Canister قرار می‌گیرد.

عملکرد سیستم کنترل بخارات سوخت

فارغ از هرگونه دسته‌بندی سیستم‌های کنترلی، نحوه عملکرد سیستم EVAP در شکل 6 نشان‌داده‌شده است.

1- دریچه گاز 2- لوله ارتباطی مانیفولد هوا و کنیستر 3- سوپاپ کنترل کنیستر 4- کنیستر 5- باک
6- در باک 7- سوپاپ کنترل بخارات باک 8- لوله ارتباطی باک و کنیستر 9- مانیفولد هوا
شکل 6- نحوه عملکرد کلی سیستم کنترل بخارات سوخت

همانطور که مشاهده می‌شود بخارات سوخت پس از عبور از سوپاپ کنترل بخارات باک (شماره 7) از طریق مجرای ارتباطی (شماره 8) به کنیستر Canister می‌رسد و در آنجا داخل مجموعه ذخیره می‌شود. هر زمان که سوپاپ کنترل‌کنیستر (شماره 3) مجرای خروجی را باز کند.
بخارات بنزین در اثر خلایی که از طریق مجرای ارتباطی‌کنیستر و مانیفولد هوا (شماره 2) به کنیستر وارد می‌شود و پس از مخلوط‌شدن با هوا (شماره 10) به سمت مانیفولد هوا (شماره 9) کشیده می‌شود و پس از اختلاط با هوای موجود از طریق دریچه گاز (شماره 1) به سمت موتور هدایت می‌شود.

سوپاپ‌های کنترل‌ کنیستر Canister معمولاً به دو روش عمل می‌کنند. در مدل‌های قدیمی‌تر این سوپاپ‌ها از نوع مکانیکی/خلایی هستند. اما بیشتر موتورهای امروزی از سوپاپ‌های برقی یا اصطلاحاً شیر برقی استفاده می‌کنند. شکل 7 نمونه مدار کنترلی با شیر کنترل خلایی را نشان می‌دهد.

1- در باک 2- سوپاپ کنترل خروجی 3- کنیستر 4- مجرای خروجی کنیستر 5- سوپاپ خلایی‌کنیستر
6- مجرای خلایی‌کنیستر 7- دریچه گاز 8- مانیفولد هوا
شکل 7- نحوه عملکرد کلی سیستم کنترل بخارات سوخت با شیر کنترل خلایی‌کنیستر

در این روش مجرای خروجی توسط سوپاپ خلایی (شماره 5) کنترل می‌شود. اگر خلأ پشت دریچه گاز زیاد باشد این خلأ از طریق مجرای خلایی (شماره 6) به سوپاپ خلایی‌کنیستر می‌رسد و آن را باز می‌کند، در ادامه خلأ موجود در مانیفولد (شماره 8) سبب کشیده‌شدن مخلوط هوا و سوخت از طریق مجرای خروجی‌ کنیستر (شماره 4) می‌شود.

شکل 8 سیستم کنترل بخارات با شیر برقی (سلونوئید) را نشان می‌دهد.

1- در باک 2- سوپاپ کنترل باک 3- مانیفولد هوا 4- دریچه گاز 5- سوپاپ برقی کنترل‌کنیستر
6- مجرای باک تا کنیستر 7- مجرای کنیستر تا مانیفولد 8- شیر سرویس 9- کنیستر 10- مجرا ارتباط به هوا 11 – ECU
شکل 8- نحوه عملکرد کلی سیستم کنترل بخارات سوخت با شیر کنترل برقی‌کنیستر

استفاده از شیر کنترل خلایی دقت بالایی ندارد. این مدل‌ها بیشتر در سیستم‌های کاربراتوری مورداستفاده قرار می‌گرفت. اما اگر به‌جای آن از یک شیر برقی که توسط ECU موتور کنترل می‌شود قرار داده شود. بخارهای موجود در کنیستر Canister بهتر کنترل می‌شود چون ECU مدیریت تایمینگ جرقه و مدت‌زمان باز بودن انژکتور را نیز مدیریت می‌کند؛ بنابراین دقت بیشتر در کنترل آلاینده‌ها خواهد داشت. به شکل 8 توجه کنید، شیر برقی در زمانی که ECU تشخیص دهد راه ارتباطی بین کنیستر‌ و مانیفولد را باز می‌کند.
در سیستم‌های سوخت‌رسانی جدیدتر دیگر کنیستر Canister به‌صورت مستقیم به هوای آزاد راه ندارد؛ بلکه توسط یک شیر برقی دیگر ارتباط آن با هوای آزاد برقرار می‌شود. این شیر برقی نیز توسط ECU موتور کنترل می‌شود. شکل 9 این نمونه را نشان می‌دهد.

1- در باک 2- سوپاپ کنترل باک 3- مانیفولد هوا 4- دریچه گاز 5- سوپاپ برقی کنترل‌کنیستر
6- مجرای باک تا کنیستر 7- مجرای‌کنیستر تا مانیفولد 8- شیر سرویس 9- کنیستر 10- مجرا ارتباط به هوا
11 – ECU 12- شیر برقی کنترل هوا 13- فیلتر هوا
شکل 9- نحوه عملکرد کلی سیستم کنترل بخارات سوخت با دو شیر کنترل برقی

با اینکه میزان تبخیر در بنزین بیشتر از گازوئیل است؛ اما استانداردهای کنترل آلایندگی سخت‌گیرانه یورو 5 به بالا سبب شده سیستم کنترل بخارات سوخت در موتورهای دیزل نیز اهمیت بیشتری پیدا کنند. شکل 10 نمونه‌ای از استفاده کنیستر Canister در سیستم دیزل را نشان می‌دهد.

1- کانکتور تغذیه انژکتور 2- خط فشارقوی سوخت 3- ریل سوخت 4- کنیستر5- پمپ دیزل
6- رگولاتور سوخت 7- انژکتورها
شکل 10- کاربری‌ کنیستر‌ در سیستم دیزل از نوع Common rail

همانطور که اشاره شد کنیستر Canister و سیستم کنترل بخارهای باک در کاهش آلایندگی اهمیت فراوانی دارد؛ بنابراین عیوب آن نیز باعث کاهش راندمان در کنترل آلایندگی‌های خودرو خواهد شد.در یک مقاله مجزا علائم خرابی و روش عیب‌یابی آن و اجزا مرتبط با آن تشریح خواهد شد.