رگولاتور فشار سوخت

 Fuel Pressure Regulator

رگولاتور فشار سوخت یکی از اجزا در سیستم سوخت‌رسانی به شمار می‌رود. در این مقاله مطالبی در مورد این قطعه بیان خواهد شد. این مقاله در سطح متوسط است؛ بنابراین برای مکانیک‌ها و تکنسین‌ها، دانشجویان رشته مکانیک خودرو و کسانی که اطلاعات اولیه در مورد سیستم سوخت‌رسانی انژکتوری دارند قابل‌استفاده است.

دوره آموزش تنظیم موتور در دانشگاه صنعتی شریف

اهمیت فشار سوخت و نحوه تنظیم آن

در مقاله سیستم سوخت‌رسانی بنزینی با ساختار و عملکرد این سیستم آشنا شدید. انژکتورها به‌صورت ساده یک شیر برقی هستند که می‌توان به آنها فرمان باز شدن یا بسته شدن داد. باز شدن انژکتور زمانی میتواند ارزش داشته باشد که پشت سوزن انژکتور فشار سوخت وجود داشته باشد که با باز شدن آن سوخت به مانیفولد هوا ( یا اتاق احتراق) تزریق شود. بنابراین میزان وارد شدن سوخت به اتاق احتراق به دو پارامتر مربوط خواهد بود که در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1- پارامترهای موثر در میزان جرم سوخت ارسالی به اتاق احتراق

همانطور که در شکل 1 نیز مشاهده می‌شود. در کنار پارامتر میزان باز بودن انژکتور، پارامتر فشار سوخت نیز اهمیت فراوانی دارد. اگر فشار سوخت پشت انژکتور بیشتر یا کمتر حد استاندارد باشد، در مقدار پاشش سوخت تاثیر گذاشته و در نهایت می‌تواند سبب تغییر نسبت هوا به سوخت شود. تغییر نسبت هوا به سوخت می‌تواند باعث افزایش آلایندگی، کاهش راندمان موتور و یا افزایش دمای کاری موتور شود. بنابراین فشار سوخت نقش بسیار مهمی در عملکرد این سیستم دارد. انژکتورها نقش زیادی بر روی فشار سوخت ندارند. فشار سوخت توسط پمپ بنزین تامین می‌شود. اما پمپ بنزین یک موتور DC با دور ثابت است بنابراین همواره یک دبی و یک فشار خاص را می‌تواند تولید کند و برای اینکه در تمامی حالات بتواند فشار را تامین کند، معمولاً فشار پمپ بنزین بیش از حد نیاز موتور طراحی می‌شود. اگر بخواهیم فشار پشت انژکتور در حد مناسبی باشد لازم است که این فشار در مدار کنترل شود. در سیستم انژکتور فشار سوخت به دو روش تنظیم می‌شود. (شکل 2)

شکل 2- دسته بندی روش‌های رگولاتور فشار سوخت در سیستم انژکتوری

همانطور که در شکل 2 ملاحظه می‌شود می‌توان با قرار دادن یک سوپاپ کنترل فشار (فشار شکن) در مسیر خروجی پمپ بنزین، فشار مازاد را به داخل باک برگرداند. در این روش پارامترهای دیگر مانند تغییرات فشار مانیفولد، بار موتور روی فشار شکن پمپ بنزین تاثیر چندانی ندارد بنابراین همواره فشار مسیر سوخت تا انژکتورها در یک عدد ثابت باقی خواهد ماند. اما اگر بخواهیم پارامترهای دیگر را نیز تاثیر دهیم بهتر است از روش فشار متغیر استفاده کنیم. در ادامه هر گروه تشریح خواهد شود.

استفاده از رگولاتور برای تنظیم فشار متغیر

متداول‌ترین روش در سیستم‌های انژکتوری از نوع MPI استفاده از رگلاتور در انتهای ریل سوخت است. شکل 3 نمونه‌ای از این نوع رگولاتور را نشان می‌دهد.

شکل 3- نمونه رگولاتور ریل سوخت- پژو 405

برای اینکه بهتر با نحوه کار رگولاتور آشنا شوید شکل 4 محل نصب و نحوه ارتباط آن را با اجزا مختلف نشان می‌دهد. است.

1- ریل سوخت 2- رگولاتور فشار سوخت 3- دریچه گاز 4- لوله برگشت سوخت 5- پمپ بنزین
6- باک 7- فیلتر سوخت 8- مانیفولد هوا 9- لوله تغذیه سوخت
شکل 4- موقعیت نصب رگولاتور فشار سوخت در مدار سوخت

همانطور که در این شکل مشاهده می‌شود رگولاتور فشار سوخت در انتهای ریل سوخت قرار دارد اجزا داخلی این نوع رگولاتور در شکل 4 نشان داده شده است.

1- فنر 2- دیافراگم 3- سوزن کنترل مجرا خروجی 4- مجرای ورودی سوخت
5- مجرای برگشت به باک 5- مجرای اتصال به مانیفولد هوا
شکل 5- اجزا اداخلی رگولاتور ریل سوخت

بنزین از انتهای ریل سوخت به مجرای ورودی رگولاتور (شماره 4) می‌رسد، از آنجا به محفظه زیر دیافراگم راه پیدا می‌کند. در محفظه بالا دیافراگم یک فنر (شماره 1) قرار دارد. که دیافراگم (شماره 2) را به سمت پایین فشار می‌دهد. سوزن کنترل مجرای خروجی (شماره 3) مسیر برگشت به باک را بسته نگه می‌دارد. در واقع آنچه مجرای خروجی را کنترل می‌کند، پارامترهای زیر است

نیروی حاصل از فشار بنزین – نیروی فنر – نیروی حاصل از خلأ مانیفولد

فشار پمپ‌بنزین و نیروی فنر همواره عددی ثابت هستند. اما نیروی حاصل از خلأ مانیفولد متناسب با میزان فشرده‌شدن پدال گاز و بار موتور تغییر می‌کند. اگر حاصل‌جمع نیروی خلأ مانیفولد و نیروی فشار بنزین بتواند بر نیروی فنر غلبه کند مجرای خروجی بار شده و بخشی از بنزین به سمت باک بر می‌گردد. زمانی که دریچه گاز زاویه کمی دارد، خلأ مانیفولد بیشتر است و بخشی از سوخت از طریق رگولاتور به باک بر می‌گردد. رگولاتور فشار سوخت را حدود 3 الی 3.5 بار (bar) و متناسب با خلا مانیفولد تثبیت کند.

روش استفاده از سوپاپ فشارشکن (رگولاتور فشار سوخت ساده)

یکی دیگر از روش‌های رایج برای کنترل فشار سوخت، استفاده از سوپاپ فشارشکن است. این سوپاپ فشارشکن می‌تواند نزدیک یا داخل مجموعه پمپ‌بنزین و یا داخل فیلتر بنزین باشد. شکل 6 نمونه کلی از این روش را نشان می‌دهد.

1- پیچ کنترل فشار ریل سوخت 2-ریل سوخت 3- سوپاپ کنترل فشار 4- لوله تغذیه 5- لوله برگشت
6-پمپ بنزین 7- صافی 8- فیلتر بنزین
شکل 6- روش استفاده از سوپاپ فشار شکن

همانطور که در شکل 6 مشاهده خروجی فیلتر بنزین سوپاپ فشار شکن قرار دارد. تفاوت این سوپاپ فشار شکن با نوع رگولاتور قبلی در این است که دیگر فشار مانیفولد روی ان تاثیر گذار نیست. بنابراین به‌صورت نسبی اگر فشار مدار سوخت به هر دلیلی زیاد شود، سوپاپ فشار شکن مسیر برگشت به باک را باز کرده و مقدار فشار را ثابت نگه می‌دارد. شکل 7 دو نمونه از این سیستم را نشان می‌دهد.

A- رگولاتور فشارشکن روی پوپ بنزین B- رگولاتور فشارشکن روی فیلتر داخل مسیر
شکل 7- انواع رگولاتور (سوپاپ فشار شکن) قبل از ریل سوخت

خودروهایی که تحت عنوان سیستم‌های یورو 4 در ایران تولید می‌شوند معمولاً از رگولاتور داخل پمپ بنزین استفاده می‌کنند.

برخی سیستم‌های GDI اولیه از طرح 8-A برای مسیر سوخت‌رسانی استفاده می‌کردند.

روش استفاده از پمپ‌بنزین با دور متغیر

به شکل 8 توجه کنید.

1- مجرای تست فشار 2- سنسور فشار سوخت 3-(ECM) 4- رله دوبل 5- سوییچ اینرسی
6- مازول مدیریت پمپ بنزین 7- پمپ بنزین 8- باک 9- مانیفولد هوا 10- فیلتر سوخت
شکل 8- اجزا در سیستم کنترل الکترونیکی فشار بنزین

همانطور که در شکل مشاهده می‌شود در این مدل پمپ‌بنزین توسط یک ماژول مجزا تحت عنوان ماژول پمپ‌بنزین کنترل می‌شود. این ماژول اطلاعات موردنیاز خود را از ECM دریافت می‌کند. روی ریل سوخت در محل قرارگیری رگولاتورهای قدیمی یک سنسور فشار نصب می‌شود. این سنسور فشار دقیق ریل سوخت را به اطلاع ECM می‌رساند. واحد ECM این داده را با سایر اطلاعات دریافتی خود مانند فشار هوای ورودی، دمای هوا ورودی، بار موتور تحلیل کرده و آن را برای یونیت پمپ‌بنزین ارسال می‌کند. یونیت پمپ‌بنزین با مدیریت منفی پمپ‌بنزین، دور پمپ را کنترل می‌کند، با کنترل دور فشار در مدار نیز کنترل می‌شود. از این شیوه فعلاً فقط در خودروهای خاص استفاده می‌شود.
این مقاله به‌صورت خلاصه انواع روش‌های رگولاتور فشار سوخت معرفی شد در یک مقاله دیگر علائم خرابی و روش عیب‌یابی رگولاتور فشار سوخت بیان خواهد شد

نویسنده:مهندس بهروز خطیبی