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 می کند و بنابراین میزان پاشش سوخت نیز متناسب با این میزان هوا کاهش یافته و توان و گشتاور خروجی موتور تنظیم می شود. همچنین این وسیله با استفاده از یک مسیر جانبی به موتور اجازه می دهد زمانی که موتور تحت بار نیست و فرمانی از راننده مبنی بر فشار پدال گاز دریافت نشده است موتور به صورت بی بار (idle) همچنان روشن بماند.

انواع دریچه گاز:
عموماً کنترل و تغییر زاویه دریچه گاز با دو نوع اصلی صورت می گیرد:

• دریچه گاز مکانیکی 
• دریچه گاز الکترونیکی (یا برقی).

اجزاء تشکیل دهنده دریچه گاز:
دریچه گاز از یک شیر پروانه ای (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 راهگاه ها) را تنظیم می کند. این شیر در دریچه گاز مکانیکی توسط کابل و مستقیماً با دستور راننده (فشار پدال گاز) عمل می کند، اما در دریچه گاز برقی توسط دستور سامانه مدیریت موتور تغییر زاویه می دهد. بدنه دریچه گاز عموماً از جنس آلومینیوم یا مواد ترکیبی (composite) ساخته می شود. استفاده از ماده ترکیبی به دلیل سبک تر 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 می شود. این حسگر موقعیت لحظه ای دریچه گاز را به منظور تشخیص وضعیت های دور آرام (idle)، تمام بار (full load) و یا وضعیت های مربوط به شتابگیری (accelerating) یا کاهش سرعت خودرو (decelerating) به واحد مدیریت موتور (ECU) ارسال می کند. دریچه گاز علاوه بر مسیر هوای ورودی از طریق دریچه پروانه ای، دارای یک مسیر هوای اضافی است که هوا از طریق آن می تواند به صورت جانبی عبور کند.

این مسیر عموماً توسط «استپر موتور» (Stepper motor) تنظیم و کنترل می شود. 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 راه اندازی کولر)، تنظیم نسبت مناسب مخلوط سوخت و هوا در دور آرام و کاهش میزان تولید آلاینده ها در این شرایط و جلوگیری از بسته شدن سریع مسیر هوا زمانی که در سرعت های بالا راننده به طور ناگهانی پا را از روی پدال گاز برمی دارد.

در پایان می توان به مزیت استفاده از دریچه گاز برقی در موتورهای دوگانه سوز 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 نمی شود. 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 می شود.

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 می آید. از مزایای این دریچه ساده بودن سیستم و ارزانی آن است.

دریچه گاز برقی:

در دریچه گاز الکترونیکی یا برقی، تغییر زاویه شیر پروانه ای با ارسال سیگنال از سیستم مدیریت موتور صورت می پذیرد. سیستم مدیریت موتور با توجه به فرمان راننده و البته شرایط حرکتی خودرو و عملکرد موتور و استراتژی برنامه ریزی شده در واحد کنترل موتور (ECU)، دستور تغییر زاویه دریچه گاز را صادر می کند. این نوع دریچه گاز دارای سیستم مستقیم ارتباطی با پدال گاز نیست.

دریچه گاز برقی به دلیل امکان کنترل دقیق تر میزان هوای ورودی به موتور، نسبت به دریچه گاز مکانیکی برتری دارد. همچنین با استفاده از این مکانیزم، امکان استفاده از قابلیت های کنترل و فناوری های پیشرفته مدیریت موتور و خودرو ممکن می گردد و در نتیجه راندمان و کارایی موتور بیشتر خواهد بود. از دیگر مزایای استفاده از این نوع دریچه گاز، تنظیم و برنامه ریزی کنترل تغییر دریچه گاز بر اساس نیاز مشتری و استراتژی تعریف شده برای موتور می باشد؛ بنابراین می توان از یک نوع دریچه گاز برای موتورهای مختلف با استراتژی های گوناگون استفاده کرد.

اما مهم ترین 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 آلاینده ها در خودرو صورت می گیرد، زمانی است که راننده به طور ناگهانی بر پدال گاز فشار می آورد. در دریچه گاز مکانیکی دستور راننده به طور کامل اجرا و به دریچه گاز منتقل می شود که در این شرایط نسبت سوخت و هوا می تواند از حالت بهینه خارج شده و میزان مصرف سوخت و آلاینده ها افزایش یابد.

اما در دریچه گاز برقی تغییرات ناگهانی دریچه گاز توسط سامانه مدیریت موتور کاهش یافته و به تغییر ملایم تر دریچه گاز تبدیل می شود و بدین ترتیب میزان مصرف سوخت و آلاینده ها کاهش می یابد. در برخی موارد راننده هایی که به موتورهای با دریچه گاز مکانیکی عادت کرده اند، 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 می توان برنامه ریزی «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 سامانه های با فناوری جدید و پیشرفته همچون موتورهای هیبریدی، «سیستم پاشش مستقیم سوخت» و کنترل سرعت کروز بهره می برند، استفاده از دریچه گاز برقی کاملاً ضروری است. همچنین به دلیل نبود سیم و کابل، دریچه گاز برقی جمع و جورتر بوده و جانمایی مناسب تری نسبت به دریچه گاز مکانیکی دارد.