دریچه گاز برقی چیست و مزایا و معایب آن کدامند؟

دریچه گاز برقی یکی از تکنولوژی‌های نه چندان جدید در صنعت خودروست. پیدایش این تکنولوژی به دهه 80 میلادی بر می‌گردد و ب ام و سری 7 اولین مدلی بود که به آن مجهز شد. پس از باواریایی‌ها به تدریج سایر خودروسازان نیز به این تکنولوژی رو آوردند و استفاده از آن فراگیر شد. بهره‌گیری از این تکنولوژی مزایای زیادی دارد و باعث می‌شود عملکرد خودرو بهینه‌تر و پیشرفته‌تر باشد. اگر دوست دارید با مکانیسم این تکنولوژی آشنا شوید، لطفا با ادامه مطلب سیپک را همراهی نمایید.

دریچه گاز چیست و چه کاری انجام می‌دهد؟

پیش از توضیح مکانیسم دریچه گاز برقی باید ابتدا با دریچه گاز و وظیفه آن آشنا شویم. حتما می‌دانید که یک موتور درون‌سوز برای تولید نیرو، به انفجار مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندرهای خود نیاز دارد. هوای مورد نیاز سیلندرها از طریق مجاری مکش تامین می‌شود و دریچه گاز وظیفه دارد مقدار آن را با میزان گشودگی تنظیم کند.

در خودروهای قدیمی، دریچه گاز بصورت مستقیم و به وسیله یک سیم یا کابل مقاوم به پدال گاز متصل است. وقتی راننده این پدال را فشار می‌دهد، این سیم دریچه را برای ورود هوای بیشتر بازتر می‌کند. در این لحظه انژکتور هم سوخت بیشتری را می‌پاشد تا ترکیب مخلوط سوخت و هوا متناسب باشد.

حذف ارتباط مکانیکی مستقیم در دریچه گاز برقی

در خودروهای مجهز به دریچه گاز برقی، خبری از سیم یا اتصال مکانیکی مستقیم بین پدال و دریچه نیست. در این خودروها، پدال گاز به یک یا چند سنسور متصل است. این سنسورها وظیفه دارند میزان جابجایی یا فشرده شدن پدال گاز را تشخیص دهند.

سیگنال‌ این سنسورها به مغز متفکر خودرو یا همان ECU ارسال می‌شود. با تجزیه و تحلیل این سیگنال و سایر داده‌های لازم، ECU دستور باز کردن دریچه را به الکتروموتور یا عملگر الکترونیکی موجود صادر می‌کند.

همانطور که مشاهده می‌کنید، در دریچه گاز برقی راننده نمی‌تواند مستقیما میزان گشودگی آن را افزایش دهد، زیرا این ECU است که پس از محاسبات دقیق میزان گشودگی دریچه را تعیین می‌کند. به عبارت دقیق‌تر، در خودروهای مجهز به این تکنولوژی، راننده با فشار روی پدال دریچه گاز را باز نمی‌کند، بلکه فقط به ECU می‌گوید که خواهان قدرت و گشتاور بیشتر است!

مزایای دریچه گاز برقی

امکان همکاری و یا اتصال به سایر سیستم‌ها بزرگ‌ترین مزیت تکنولوژی دریچه گاز برقی است. همانطور که در بالا اشاره کردیم، در این تکنولوژی ECU تصمیم می‌گیرد موتور به اصطلاح چقدر گاز بخورد. همین فاکتور بسیار حائز اهمیت است و می‌تواند باعث افزایش ایمنی، کاهش استهلاک قوای محرکه، بهبود مصرف سوخت، کاهش آلایندگی و توسعه سیستم‌های پیشرفته شود. در ادامه به برخی از این سیستم‌ها و مزایای دریچه گاز برقی می‌پردازیم.

کروز کنترل

حتما می‌دانید که سیستم کروز کنترل به راننده اجازه می‌دهد سرعت حرکت خودرو را در رقمی ثابت حفظ کرده و پای خود را از روی پدال گاز بردارد. حال تصور کنید به علت تغییر در شیب جاده، حفظ سرعت خودرو در رقم انتخابی، نیازمند گاز بیشتر باشد. در چنین سناریویی ECU با تشخیص شرایط، دستور باز شدن دریچه گاز را به صورت الکترونیکی صادر می‌کند، بدون آنکه نیازی به دخالت راننده باشد. در صورت لزوم ممکن است دستور دنده معکوس نیز به گیربکس صادر شود.

خودروهای مدرن‌تر امروزی از کروز کنترل تطبیق‌پذیر (Adaptive cruise control) بهره می‌برند. در این فناوری فاصله با خودروی جلویی بطور مداوم از طریق سنسورها و رادارهای پیشرفته پایش می‌شود. چنانچه سرعت حرکت خودروی جلویی به هر دلیلی کاهش پیدا کند، خودروی مجهز به فناوری کروز کنترل تطبیق‌پذیر نیز سرعت خود را کاهش خواهد داد. با افزایش سرعت حرکت خودروی جلویی و رسیدن فاصله به میزان استاندارد، سرعت خودروی مجهز به این فناوری نیز بطور خودکار افزایش خواهد یافت.

سیستم کنترل چسبندگی

سیستم کنترل چسبندگی نیز با دریچه گاز برقی همکاری می‌کند. این سیستم با تحلیل داده‌های دریافتی از سنسور تشخیص سرعت حرکت خودرو، سنسور تشخیص سرعت چرخش چرخ‌ها و دنده درگیر می‌تواند میزان چسبندگی را محاسبه کند. اگر محاسبات ECU گویای آن باشد که چسبندگی تایرهای خودرو در سطح مناسبی نیست، سیگنال بسته شدن دریچه گاز به الکتروموتور صادر می‌شود. این امر نیز طبیعتا کاهش دور موتور و کاهش قدرت ارسالی به چرخ‌ها را در پی دارد. در مواقعی که سطح مسیر لغزنده است، این سیستم می‌تواند کمک شایانی به حفظ چسبندگی و پایداری خودرو بکند.

سیستم کنترل پایداری

دریچه گاز برقی در عملکرد سیستم کنترل پایداری هم نقش دارد. چنانچه ECU تشخیص دهد که حفظ پایداری خودرو در گرو کاهش قدرت ارسالی به چرخ‌هاست، با تنظیم دریچه گاز از بر هم خوردن تعادل آن جلوگیری می‌کند.

سیستم پیشگیری از برخورد

سیستم پیشگیری از برخورد (pre-collision system) از مدرن‌ترین سامانه‌های موجود در خودروهای روز خارجی است. این سیستم با اتکا به داده‌های دریافتی از سنسورهای پیشرفته، وظیفه دارد از وقوع تصادف جلوگیری کند و یا حداقل از شدت برخورد بکاهد. در صورتی که این سیستم احتمال برخورد را بالا تشخیص دهد، ECU می‌تواند با ارسال سیگنال، دریچه گاز را ببندد تا سرعت خودرو کمتر شود.

حفاظت از قوای محرکه و سیستم انتقال قدرت

در خودروهای مجهز به دریچه گاز برقی، امکان هماهنگ‌سازی بهتر دور موتور با دنده انتخابی وجود دارد. این کار از طریق تحلیل داده‌های دریافتی از سنسورهای مختلف میسر می‌شود. واضح است که این کار در بلندمدت باعث افزایش عمر قوای محرکه و سیستم انتقال قدرت خواهد شد.

دریچه گاز برقی از خرابی و یا آسیب جدی به موتور هم جلوگیری می‌کند. برای مثال وقتی دمای موتور بنا به هر دلیلی بیش از حد بالا برود، ECU می‌تواند فشار پای راننده روی پدال گاز را بی‌تاثیر کند!

مدیریت بهتر مصرف سوخت

خودروهای روز دارای چند حالت رانندگی هستند. چنانچه راننده با انتخاب حالت رانندگی اقتصادی، مصرف سوخت پایین را در اولویت قرار دهد، هر گونه فشار ناگهانی روی پدال گاز، توسط ECU تعدیل می‌شود که نتیجه آن تزریق سوخت کمتر و در نهایت کاهش مصرف سوخت است.

معایب دریچه گاز برقی

دریچه گاز یا پدال برقی با وجود مزایای متعدد، ایراداتی نیز دارد. این ایرادات با عوامل مختلفی می‌توانند در ارتباط باشند که در ادامه بطور خلاصه به آنها اشاره می‌کنیم.

افزایش احتمال تصادف در صورت اختلال در عملکرد سنسورها

دریچه گاز برقی وابستگی کاملی به سنسورها و قطعات الکترونیکی دارد. این نوع قطعات هم همواره ممکن است دچار خرابی شوند. البته در مدل‌های روز دنیا، این سیستم حداقل ده سال عمر می‌کند، یعنی چیزی نزدیک به چرخه حیات خودرو.

بد نیست اشاره کنیم شرکت تویوتا به خاطر وجود نقص در سیستم گاز و شتابگیری ناگهانی، مجبور به فراخوان حدود 9 میلیون دستگاه از محصولات خود شد. این نقص که در دهه اول قرن کنونی بین تولیدات تویوتا شایع بود، باعث مرگ 89 نفر و مصدومیت 52 نفر در آمریکا شد. ذکر این نکته ضروری است هر چند برخی محققان نقص در سیستم دریچه گاز برقی را دلیل این مشکل می‌دانستند، اما تحقیقات NHTSA کف‌پوش غیراستاندارد را عامل اصلی معرفی می‌کرد.

هزینه بالا در صورت خرابی

دریچه گاز سیمی یا کابلی مکانیسم ساده‌ای دارد. از این رو هزینه تعمیر آن بالا نیست. در مقابل دریچه گاز برقی بخاطر ساختار پیچیده‌ و بهره‌گیری از تجهیزات الکترونیکی، در صورت خرابی هزینه بیشتری به مالک تحمیل خواهد کرد.

نظارت کامل ECU بر تصمیمات راننده

در سیستم گاز برقی، تصمیمات راننده باید به نوعی توسط ECU تایید شود! در واقع این ECU است که تصمیم نهایی را می‌گیرد، طوری که حتی این امکان وجود دارد فشار پای راننده روی پدال گاز کاملا بی‌تاثیر شود. هر چند این امر در شرایط بحرانی می‌تواند یک مزیت باشد، اما ارتباط مستقیم راننده با موتور را حذف می‌کند، امری که احتمالا به مذاق برخی خوش نمی‌آید.

تاخیر در واکنش‌های موتور

در خودروهای مجهز به دریچه گاز برقی، به‌ویژه مدل‌های حاضر در بازار ایران، شتابگیری با تاخیر و واکنش‌های نه چندان به موقع موتور جزو نکات منفی است. البته این ایراد بیشتر در برنامه‌ریزی ECU ریشه دارد و در خودروهای روز خارجی این مشکل تقریبا حل شده است.