آشنایی با دریچه گاز

[بهداد]

آشنایی با دریچه گاز
در موتورهای احتراق داخلی وظیفه تنظیم میزان گشتاور و توان خروجی بر عهده دریچه گاز (Throttle body) است، دریچه گاز به وسیله یک شیر پروانه ای (Butterfly Valve) و تغییر زاویه آن میزان جریان هوای (Air Flow) ورودی به موتور را تنظیم می‌کند و بنابراین میزان پاشش سوخت نیز متناسب با این میزان هوا کاهش یافته و توان و گشتاور خروجی موتور تنظیم می‌شود. همچنین این وسیله با استفاده از یک مسیر جانبی به موتور اجازه می‌دهد زمانی که موتور تحت بار نیست و فرمانی از راننده مبنی بر فشار پدال گاز دریافت نشده است موتور به صورت بی‌بار (idle) همچنان روشن بماند.

انواع دریچه گاز:
عموماً کنترل و تغییر زاویه دریچه گاز با دو نوع اصلی صورت می‌گیرد: دریچه گاز مکانیکی و دریچه گاز الکترونیکی (یا برقی).

اجزاء تشکیل‌دهنده دریچه گاز:
دریچه گاز از یک شیر پروانه‌ای (Butterfly Valve) تشکیل شده است که با تغییر زاویه خود سطح مؤثر عبور جریان هوا را تغییر داده و میزان جریان هوا به موتور (ازطریق چندراهه ورودی و راهگاه‌ها) را تنظیم می‌کند. این شیر در دریچه گاز مکانیکی توسط کابل و مستقیماً با دستور راننده (فشار پدال گاز) عمل می‌کند، اما در دریچه گاز برقی توسط دستور سامانه مدیریت موتور تغییر زاویه می‌دهد. بدنه دریچه گاز عموماً از جنس آلومینیوم یا مواد ترکیبی (composite) ساخته می‌شود. استفاده از ماده ترکیبی به دلیل سبک‌تر بودن و مقاومت در مقابل خوردگی، نسبت به نوع آلومینیومی برتری دارد. در دریچه گاز برقی برای اجرا دستور ارسالی از سامانه مدیریت موتور در تغییر زاویه دریچه گاز از عملگر (actuator) و «حسگر (sensor) موقعیت دریچه گاز» استفاده می‌شود. این حسگر موقعیت لحظه‌ای دریچه گاز را به منظور تشخیص وضعیت‌های دور آرام (idle)، تمام بار (full load) و یا وضعیت‌های مربوط به شتابگیری (accelerating) یا کاهش سرعت خودرو (decelerating) به واحد مدیریت موتور (ECU) ارسال می‌کند. دریچه گاز علاوه بر مسیر هوای ورودی از طریق دریچه پروانه‌ای، دارای یک مسیر هوای اضافی است که هوا از طریق آن می‌تواند به صورت جانبی عبور کند. این مسیر عموماً توسط «استپر موتور» (Stepper motor) تنظیم و کنترل می‌شود. اهداف استفاده از «استپر موتور» عبارتند از: ایجاد حالت ساسات در زمان سرد بودن موتور و بسته بودن دریچه گاز، تنظیم دور آرام در زمان گرفتن بار اضافی از موتور (به طور مثال راه‌اندازی کولر)، تنظیم نسبت مناسب مخلوط سوخت و هوا در دور آرام و کاهش میزان تولید آلاینده‌ها در این شرایط و جلوگیری از بسته شدن سریع مسیر هوا زمانی که در سرعت‌های بالا راننده به طور ناگهانی پا را از روی پدال گاز برمی‌دارد.

در پایان می‌توان به مزیت استفاده از دریچه گاز برقی در موتورهای دوگانه‌سوز نیز اشاره کرد که با استفاده از آن و کالیبراسیون موتور در دو حالت برای دو سوخت، همواره عملکردی مناسب داشته و در زمان استفاده موتور از یک سوخت به سوخت دیگر (fuel-switching) هیچگونه تغییری در عملکرد موتور ایجاد و احساس نمی‌شود. در حال حاضر استفاده از دریچه گاز برقی به تدریج در حال تبدیل شدن به یک استاندارد در موتورهای بنزینی است و در اغلب موتورهای جدید امروزی از آن استفاده می‌شود.

دریچه گاز مکانیکی:
تا چندی پیش، بیشتر خودروها مجهز به این نوع دریچه گاز بودند. این نوع دریچه توسط کابل و به طور مستقیم توسط فشار پدال گاز به حرکت در می‌آید. از مزایای این دریچه ساده بودن سیستم و ارزانی آن است.

دریچه گاز برقی:
در دریچه گاز الکترونیکی یا برقی، تغییر زاویه شیر پروانه‌ای با ارسال سیگنال از سیستم مدیریت موتور صورت می‌پذیرد. سیستم مدیریت موتور با توجه به فرمان راننده و البته شرایط حرکتی خودرو و عملکرد موتور و استراتژی برنامه‌ریزی‌شده در واحد کنترل موتور (ECU)، دستور تغییر زاویه دریچه گاز را صادر می‌کند. این نوع دریچه گاز دارای سیستم مستقیم ارتباطی با پدال گاز نیست.

دریچه گاز برقی به دلیل امکان کنترل دقیق‌تر میزان هوای ورودی به موتور، نسبت به دریچه گاز مکانیکی برتری دارد. همچنین با استفاده از این مکانیزم، امکان استفاده از قابلیت‌های کنترل و فناوری‌های پیشرفته مدیریت موتور و خودرو ممکن می‌گردد و در نتیجه راندمان و کارایی موتور بیشتر خواهد بود. از دیگر مزایای استفاده از این نوع دریچه گاز، تنظیم و برنامه‌ریزی کنترل تغییر دریچه گاز بر اساس نیاز مشتری و استراتژی تعریف‌شده برای موتور می‌باشد؛ بنابراین می‌توان از یک نوع دریچه گاز برای موتورهای مختلف با استراتژی‌های گوناگون استفاده کرد. اما مهم‌ترین برتری دریچه گازبرقی نسبت به نوع مکانیکی، کاهش مصرف سوخت و آلودگی است. در طول چرخه کاری موتور یکی از مواردی که بیشترین مصرف سوخت و تولید آلاینده‌ها در خودرو صورت می‌گیرد، زمانی است که راننده به طور ناگهانی بر پدال گاز فشار می‌آورد. در دریچه گاز مکانیکی دستور راننده به طور کامل اجرا و به دریچه گاز منتقل می‌شود که در این شرایط نسبت سوخت و هوا می‌تواند از حالت بهینه خارج شده و میزان مصرف سوخت و آلاینده‌ها افزایش یابد. اما در دریچه گاز برقی تغییرات ناگهانی دریچه گاز توسط سامانه مدیریت موتور کاهش یافته و به تغییر ملایم‌تر دریچه گاز تبدیل می‌شود و بدین ترتیب میزان مصرف سوخت و آلاینده‌ها کاهش می‌یابد. در برخی موارد راننده‌هایی که به موتورهای با دریچه گاز مکانیکی عادت کرده‌اند، از موتورهای مجهز به دریچه گاز برقی، به دلیل کاهش حس رانندگی اسپرتی و گاهأ کاهش شتاب خودرو شکایت دارند. البته همان طور که در چگونگی عملکرد دریچه گاز برقی گفته شد، با توجه به نوع استفاده از خودرو می‌توان برنامه‌ریزی «مدیریت موتور» را طوری تنظیم نمود که تغییر زاویه دریچه گاز و در نتیجه رانندگی در حالت کاملاً اقتصادی (Economic)، کاملا اسپرتی و یا حالتی بین این دو حالت صورت پذیرد. امروزه در موتورهای پیشرفته که از سامانه‌های با فناوری جدید و پیشرفته همچون موتورهای هیبریدی، «سیستم پاشش مستقیم سوخت» و کنترل سرعت کروز بهره می‌برند، استفاده از دریچه گاز برقی کاملاً ضروری است. همچنین به دلیل نبود سیم و کابل، دریچه گاز برقی جمع و جورتر بوده و جانمایی مناسب‌تری نسبت به دریچه گاز مکانیکی دارد.