مکانیزم نشان دهنده مقدار سوخت خودرو / از بدو اختراع اتومبیل تا آینده
مجله ماشین– نوشته: سید حسن مشکین، عضو هیئت علمی دانشگاه / نشان‌دهنده یا شاخص میزان سوخت موجود در مخزن اتومبیل یکی از مهمترین آلات دقیق خودرو است زیرا مشخص میکند راننده تا چه مسافتی میتواند به رانندگی ادامه دهد. میزان بنزین یا سوخت موجود در داخل مخزن با واحد حجم بر مبنای لیتر یا گالن اندازهگیری میشود که هر گالن انگلیسی معادل ۵/۴ لیتر و هر گالن آمریکایی برابر ۷۸۵/۳ لیتر است.
بعد از سال ۱۹۶۳ نشاندهندههای مقدار سوخت، الکتریکی شدند ولی قبل از آن سال، شاخصهای مقدار سوخت داخل مخزن همه مکانیکی بودند.
نشاندهندههای اولیه
در سالهای اولیه ظهور اتومبیل بنزینسوز جهت تعیین مقدار سوخت موجود در داخل مخزن از میلهای توخالی استفاده میشد که «بنزین چکان» نام داشت.
همانطور که در تصویر ملاحظه میکنید این وسیله را آنقدر پایین میکشیدند تا قطرات بنزین از آن بچکد و سپس درجه روی میله را میخواندند.
از این وسیله تا سال ۱۹۲۵ استفاده میشد اما بعدها طرح بهتری ارائه شد که به «شیشه دید» یا Sight Glass معروف بود. در واقع در کنار مخزن، یک لوله شیشهای مدرج به صورت عمودی قرار میگرفت تا براساس اصل لولههای مرتبط، مقدار سوخت را نشان دهد.
طرح شیشه دید تا اواسط دهه ۱۹۳۰ استفادهگردید و سپس روش جدیدی ارائه شد، البته امروزه شیشه دید در صنایع مختلف دیگری کاربرد دارد.
نشاندهندههای مکانیکی
از نیمه دوم دهه ۱۹۳۰ میلادی که نشان‌دهنده مقدار سوخت مکانیکی از نوع شناورسنج ابداع گردید تا سال ۱۹۶۳ اتومبیلها از آن بهره می بردند.
در این مدت انواع مختلفی از نشاندهندههای مکانیکی شناورسنج ساخته شدند که سادهترین نوع آن را در تصویر ملاحظه میکنید.
این نشاندهندهها از یک شناور سبک معمولاً از جنس چوب پنبه تشکیل گردیده که روی آن برای فرو نرفتن در بنزین یا هر سوخت دیگری، جلا داده شده بود. این شناور به وزنه سبکی داخل یک لوله شفاف در زیر مخزن سوخت اتومبیل، متصل بود و بالا یا پایین رفتن وزنه، مقدار بنزین در مخزن را بر اساس درجه بندی لوله شیشهای به راننده نشان میداد.
در واقع در داخل کابین نشاندهندهای نبود و راننده باید از بیرون کابین، مقدار سوخت را با دید چشمی مشاهده می کرد.
البته در گونه پیشرفتهتر این نشان‌دهنده مکانیکی، نیازی به خارج شدن راننده از اتومبیل نبود زیرا شناور با ارتباط به یک سیم یا مفتول فلزی، عقربه نشان‌دهنده درون اتاق را در جهت پر یا خالی بودن مخزن، حرکت میداد.
پیشرفتهترین نشان‌دهنده مکانیکی شناورسنج در سال ۱۹۳۸ ابداع گردید که شناور آن با اتصال به تعدادی دنده متصل و یک شفت، در نهایت به یک مغناطیس نعلی شکل ارتباط پیدا میکرد.
در فضای بین مغناطیس نعلی شکل یک قطعه آهن قرار داشت که با چرخش و حرکت قطعه نعل مانند، شار مغناطیسی در این کاسه القا میگردید و باعث به حرکت درآمدن عقربه در یک محفظه شیشهای آبندی شده میگردید.
از این نشان‌دهنده برای اولینبار در اتومبیل آمریکایی دیونبرگ نوع G استفاده گردید و بعدها اتومبیلسازان دیگری نیز آن را بهکار گرفتند.
نشاندهندههای الکتریکی
اوایل سال ۱۹۶۳ با ابداع نشان‌دهنده سوخت الکتریکی، تحولی شگرف در مکانیزم نشان‌دهنده مقدار سوخت اتومبیل پدید آمد.
اگرچه در آن زمان از این نشان‌دهنده در اتومبیلهای گرانقیمت و مسابقهای استفاده میگردید اما با تولید انبوه آن توسط کشورهای صنعتی، بسیاری از اتومبیلهای معمولی هم از سال ۱۹۶۹ به این سیستم مجهز شدند.
مقاومت متغیر داخل مخزن
سوخت مخزن
جریان برق مستقیم
سیمپیچ تولیدکننده مغناطیس طرف راست
عقربه به وسط مغناطیس است
مغناطیس طبیعی
سیمپیچ تولیدکننده مغناطیس طرف چپ
این نشان‌دهنده از یک شناور همانند شناورسنج مکانیکی تشکیل گردیده که در داخل مخزن سوخت قرار دارد و با حرکت خود عقربه مقاومت متغیری را به حرکت وا میدارد. حرکت این عقربه، سبب تغییر جریان برق در مدار جریان مستقیم نشان‌دهنده داخل کابین با مکانیزمی همانند یک ولت متر یا آمپرمتر میگردد و عقربه ولتمتر یا آمپرمتر براساس میزان جریان برق وارد شده، مقدار سوخت موجود درمخزن را نشان میدهد.
در حال حاضر مقاومت متغیری که با مکانیزم سیستم نشان‌دهنده مقدار سوخت شناوری بکار گرفته میشود، نوعی نسبت سنج است که در شکل ملاحظه میکنید.
این نشان‌دهنده از دو میدان مغناطیسی مقابل (دو سیمپیچ در جهت مقابل) بهره میجوید تا عقربه نشان‌دهنده در دو ناحیه در برابر نسبت عبور جریان برق از خود واکنش نشان دهد.
با این روش عقربه کمتر تحت تأثیر لرزش و نوسان تغییرات ولتاژ، کنترل کننده ولتاژ یا ضعیف بودن باتری قرار می‌گیرد.
طرحهای آینده
امروزه طراحان و مهندسان تکنولوژی صنعت آلات دقیق اتومبیل در تلاشند تا ادواتی به مراتب دقیقتر طراحی و آنها را برای دهههای آینده ارائه کنند.
نشان‌دهنده سوخت شناورسنج الکتریکی دقیق نیست و زمانی که اتومبیل در سطح شیبدار قرار می‌گیرد، مقدار صحیح را به راننده نشان نمیدهد زیرا بر اثر شیب جاده سوخت در یک طرف مخزن جمع شده و نشان‌دهنده دچار خطا میگردد.
خازن داخل مخزن
ولتمتر یا نشان‌دهنده داخل کابین اتومبیل
خازن مرجع
۱۱۵ ولت
۴۰۰ هرتز یا سیکل
از همینرو طراحان آلات دقیق، نشان‌دهنده میزان سوخت داخل مخزنی را طراحی کردهاند که نیاز آینده بشر را فراهم میآورد.
این نشان‌دهنده الکتریکی از جریان برق متناوب ۱۱۵ ولت / ۴۰۰ هرتز بهره می‌گیرد و به دلیل استفاده از خازن در ساختمان آن، به نشان‌دهنده خازنی معروف است.
با اینکه نمونه اولیه آن توسط کمپانی فراری ساخته شده است ولی هزینه سنگین تولید، کاربرد آن را به آینده موکول کرده است، به طوری که فراری امیدوار است بتواند آن را در سال ۲۰۲۵ مورد استفاده قرار دهد.
نشان‌دهنده خازنی
این سیستم اندازهگیری خازنی مزایا و برتریهایی نسبت به انواع کنونی دارد، زیرا به جای مشخص کردن حجم، جرم را اندازهگیری میکند.
این روش به ویژه برای موتورهای پیستونی پر حجم، به واسطه محاسبه قدرت تولیدی موتور بر اساس تابعی از جرم سوخت مصرفی، مفیدتر است. از طرفی در مخزنهای بزرگ سوخت اتومبیل، حجم سوخت براساس افزایش یا کاهش درجه حرارت به ترتیب زیاد و کم میشود اما جرم تغییری نمیکند و ثابت میماند.
همانطور که می دانید خازن از دو صفحه فلزی تشکیل گردیده که بین آنها عایق قرار می‌گیرد که میتواند کاغذ، هوا و . . . یا سوخت اتومبیل باشد و ظرفیت آن به سطح دو صفحه فلزی و عایق بین آنها بستگی دارد.
اگر دو صفحه ثابت باشند عامل بالقوه، عایق بین دو صفحه خواهد بود که در این روش سوخت اتومبیل است، در نتیجه هر چه سطح بنزین اتومبیل بالاتر باشد ظرفیت خازن بیشتر خواهد بود و برعکس تا ولتمتری که در مدار بسته شده مقدار ولتاژ را بر همین پایه نشان دهد، این ولت متر نشان‌دهنده مقدار بنزین است.
از آنجایی که خازن جریان برق مستقیم را از خود عبور نمیدهد، در سیستم به یک مولد جریان متناوب برق ۱۱۵ولت/۴۰۰ هرتز نیازمندیم که یک ژنراتور کوچه سه فاز آن را تأمین میکند.
