بررسی سیستم سوخت و انواع پمپ سوخت

در این مقاله، اجزای مختلف، سیستم سوخت رسانی در موتورهای احتراق داخلی با نگرش خاص به پمپ های سوخت در این گونه موتورها، ارائه میگردد. در ادامه با نگاه جزئی تری به بررسی انواع پمپهای موجود و نحوه عملکرد آنها پرداخته شده است.

1- بررسی سیستم سوخت و انواع پمپ سوخت

سیستم سوخت

معمولا بنزین و یا سوخت دیزلی، برای به کار افتادن وسیله های نقلیه و همچنین ماشین هایی که دارای موتور احتراق هستند، مورد نیاز می باشد. اجزایی که به این منظور مورد استفاده قرار می گیرند، اصطلاحا به عنوان “سیستم سوخت” طبقه بندی می گردند. طی ده ها اجزای سیستم سوخت تغییر یافته اند. وضعیت فعلی موتورهای تزریق سوخت امروزی، با یک فرم ساده در شکل شماره1 و 2 نشان و توضیح داده شده اند.

شکل1- سیستم سوخت

2- اصول اولیه

1-2 سیستم سوخت

شکل2- نمای شماتیک سیستم سوخت (موتور بنزینی، تصویر شماتیک)

سوخت از مخزن به وسیله پمپ سوخت مکش شده و سپس به وسیله فشار مورد نیاز به سیستم تامین سوخت میرسد.

غالباً یک فیلتر بزرگ در مخزن سوخت یا لوله مکش ( همچنین فیلتر غربال گر ) وجود دارد. در سمت مکش وجود ذرات در بنزین خودرو می تواند به وسیله ایجاد حفره به پمپ سوخت آسیب رساند. علاوه بر این سایر اجزایی که در سمت مکش نیز نصب شده اند، خطر ایجاد حفره را به وجود می آورند که می تواند عرض لوله را منقبض گرداند.

در سمت فشار پمپ، دریچه های تزریق در برابر ناخالصی ها به وسیله ی فیلتر سوخت محافظت می شوند.

فشار تا سطح مورد نیاز، در ریل به وسیله ی تنظیم کننده فشار تنظیم می گردد. این کار اغلب به صورت پنوماتیک از طریق خلا موجود در منیفولد ورودی انجام می شود. انتقال سوخت به سوپاپ های تزریق منفرد از طریق ریل صورت می گیرد. سیستم های تزریق خودرو در نسخه های مختلفی توسط همه تولیدکنندگان خودرو ارائه داده شده اند. توضیحات دقیق با جزئیات بیشتر از دامنه این بروشور خارج می باشد. سوخت مازاد به مخزن سوخت باز خورانده می گردد. قلب سیستم سوخت پمپ سوخت می باشد. سوخت کافی در هر مرحله عملیاتی باید به موتور اعمال گردد. اگر این مرحله رخ ندهد، اختلال هایی در عملکرد وسیله نقلیه رخ خواهد داد وحتی ممکن است که کارکرد خودرو متوقف شود.

یکی از اجزای سیستم سوخت پمپ سوخت است و از این رو، می تواند تنها یک منبع احتمالی برای نقص ها باشد. به همین خاطر، در صورت عملکرد ناصحیح موتور، نه تنها سیستم سوخت، بلکه تمام اجزا را باید مورد بررسی قرار داد. چون مانند فردی که مشکلات قلبی دارد، دلیل اصلی می تواند بخش دیگری از بدن وی باشد. تقریبا در بین تمام موارد در اکثریت آن ها، ناخالصی های موجود در سوخت، سبب عملکردهای ناصحیح در سیستم سوخت می گردند. همانگونه که در بخش 3 توضیح داده شده، دلایل مختلفی می توانند علت این ناخالصی ها باشند.

امروزه، در پمپ های سوخت الکتریکی، مکانیزم های پمپاژ مستقیماً روی شفت موتور الکتریکی مونتاژ میشود. این باعث میشود تا به طور همزمان سوخت در داخل آنها پر شده و در عین حال به روان سازی و خنک سازی آنها کمک میکنند.

مزایای این کار شامل قطعات متحرک کمتر، ساخت و ساز جمع و جور آن و ابعاد کلی پایین تر می باشد.

در خصوص مکانیزم های پمپاژ، طرح های مختلفی وجود دارد. به طور تقریبی بین پمپ های فشار و جا به جایی می توان تفاوت هایی قائل شد.

پمپ های جریان

سوخت از طریق نیروی گریز از مرکز در پمپهای جریان، از مرکز روتور منتقل می گردد. آن ها تنها فشارهای کم در حدود 0.2 تا 3 بار را تولید می کنند. در این پمپها، از یک پمپ پیش فیدر به عنوان مرحله اولیه پمپ دو مرحله ای استفاده می شود. از طریق پمپ جریان، سوخت آزادانه با دریچه و یا بدون آن جریان می یابد. به همین دلیل، هنگامی که اتومبیل متوقف میشود، سوخت از طریق پمپ جریان میتواند به عقب جریان داشته باشد. پمپ های سوخت جریان، خودکار نمی باشند، به این معنی که همیشه باید در مخزن سوخت زیر سطح سوخت قرار بگیرند (حداکثر طول مکش 0 میلی متر).

پمپهای جابجایی مثبت

در پمپ های سوخت جابجایی مثبت، سوخت در داخل محفظههایی محصور و محبوس شده و به همین دلیل فشار آن ها بالا میرود. این پمپها برای فشارهای بالاتر در سیستم یعنی تا حدود 6.5 بار همانند فشارهای غالب مورد استفاده در سیستم تزریق معمولی، مورد استفاده قرار میگیرند. به استثنای وجود نشتی که به دلیل طراحی ممکن است در سیستم وجود داشته باشد، حتی در مواقعی که خودرو متوقف شده باشد نیز سوخت نمیتواند از طریق پمپ جابجایی در جهت مخالف حرکت کند. پمپ های سوخت جابجایی مثبت از حلقه دندانه دار، پره کشویی، پره های غلتکی و پمپ های پیچ تشکیل شده اند.

انواع خودکار این پمپهای بنزین، بسیار محدود میباشند. به این معنی که باید زیر سطح سوخت مخزن سوخت (حداکثر طول مکش 500 میلی متر) نصب گردند. اگر چنین پمپ سوختی عملکرد نامناسبی داشته باشد، باید جایگزین شود. نصب پمپ اضافی به صورت سری در قبل یا بعد از پمپ موجود به صورت پشت سر هم فایده ای نخواهد داشت.

بین پمپهای بنزین درون مخزنی و خطی، بر اساس موقعیت مکانی آنها در خودرو، میتوان تمایز قائل شد. امروزه، گرایش به سمت پمپ های سوخت درون مخزنی یا ماژول های تامین سوخت کامل می باشد که سایر اجزای آن مانند سنسورهای سطح سوخت یا سیستم های تشخیصی در ماژول تأمین سوخت جایگذاری شده یا به آن متصل میباشند.

شکل3- اختصارات پیربورگ برای پمپ¬های سوخت الکتریکی

شکل4- طرح شماتیک مقطع یک پمپ پره ای و اصول کار این گونه از پمپ¬های سوخت

شکل5- طرح شماتیک مقطع یک پمپ دارای کانال جانبی و اصول کار این نوع پمپ¬ سوخت

شکل6- طرح شماتیک مقطع یک پمپ مارپیچ و اصول کار این گونه از پمپ¬های سوخت

شکل7- طرح شماتیک مقطع یک پمپ حلقه¬ای دندانه دار و اصول کار این گونه از پمپ¬های سوخت

شکل8- طرح شماتیک مقطع یک پمپ دو مرحله¬ای و اصول کار این گونه از پمپ¬های سوخت

شکل9- طرح شماتیک مقطع یک مدول پمپ¬ سوخت

نمودارهای بلوکی از نمونه های نصب پمپ سوخت الکتریکی

با توجه به نوع نصب در خودرو، بین پمپهای سوخت درون مخزنی و خطی تمایز قائل میشویم.

– پمپ های درون خطی در خط سوخت گیری قرار داده می شوند.

– در مخزن سوخت پمپ های داخل مخزن قرار دارند. اجزای دیگری مثل سنسورهای سطح سوخت یا سیستم های تشخیصی در رابطه با پمپ های داخل مخزن، میتوانند مستقیماً در ماژول تأمین سوخت قرار گیرند یا به آن متصل شوند.

پمپهای داخل نیمه مخزن از راه حلهای موقت و ویژه ای هستند که در اینجا لیست نمیشوند.

با توجه به شرایط موجود، یک یا دو پمپ سوخت به صورت سری با پمپ دیگر به آن متصل می گردد.

– یک پمپ سوخت منفرد حالت دیگری است که میتواند نصب شود.

– دو پمپ سوخت (پمپ پیش فیدر و اصلی) نیز گونه دیگری از نحوه قرارگیری پمپها است. تأمین سوخت پمپ اصلی به وسیله پمپ های پیش فیدر، با فشار کم صورت می گیرد.

– یک پمپ سوخت دو مرحله ای نیز حالت دیگری از نحوه قرارگیری پمپ است.

هر یک از این روشهای احتمالی نصب پمپ در تصاویر زیر نشان داده شده است.