پمپ بنزین

اجزاء پمپ بنزین

پمپ بنزین برقی عملگری است که با دستور واحد کنترل سیستم انژکتور عمل کرده و وظیفه آن ارسال بنزین پرفشار به ریل سوخت می باشد.
مطابق شکل 1، این پمپ از دو قسمت اصلی موتور الکتریکی و پمپ غلتکی تشکیل شده است.

1: ورودی بنزین 2: مجرای ورودی پمپ غلتکی 3: پوسته خارجی پمپ غلتکی
4: کوپلینگ دو شاخه ای محرک پمپ از موتور الکتریکی 5: قطب آهنربای دائمی 6: سیم پیچ آرمیچر موتور الکتریکی
7: زغال موتور الکتریکی 8: ترمینال الکتریکی 9: سوپاپ یکطرفه
10: خروجی بنزین از پمپ و موتور الکتریکی 11: سوپاپ اطمینان یا سوپاپ کنترل فشار 12: محفظه آلومینیومی
13: روتور پمپ 14: محدود کننده حرکت محوری روتور پمپ 15: مجرای خروجی پمپ
16: آرمیچر 17: بدنه خارجی موتور الکتریکی
18: کلکتور یا کموتاتور موتور آرمیچر 19: اورینگ 20: محور راهنمای آرمیچر موتور الکتریکی و روتور پمپ غلتکی
شکل 1 : پمپ بنزین برقی سیستم انژکتور

هنگامی که واحد کنترل سیستم انژکتور، دستور راه اندازی پمپ‌بنزین را صادر کند، جریان برق از رله پمپ بنزین (رله دوبل) به طور مستقیم وارد پمپ بنزین شده و با عبور جریان برق از سیم پیچ آرمیچر (6)، موتور الکتریکی شروع به دوران می کند. از آنجایی که انتهای آرمیچر توسط کوپلینگ دو شاخه ای (4) با روتور پمپ غلتکی (13) درگیر می باشد، حرکت دورانی به روتور پمپ غلتکی منتقل می شود.
با شروع به کار موتور الکتریکی و پمپ غلتکی، در اثر نیروی گریز از مرکز اعمالی به غلتک ها، غلتک ها به دیواره داخلی پوسته خارجی پمپ غلتکی نیرو وارد کرده و بنابراین فضای کاملاً آب بندی شده ای بین غلتک ها و دیواره داخلی ایجاد می شود.

مطابق شکل 2، با دوران روتور پمپ غلتکی و به دلیل خارج از مرکز بودن روتور نسبت به پوسته خارجی پمپ، همواره در قسمت2 افزایش حجم بوجود می آید. بنابراین در این منطقه، فشار کاهش یافته و سوخت تحت فشار جو، از باک بنزین به این منطقه رانده می شود.

1: پوسته خارجی پمپ غلتکی 2: محفظه مکشی پمپ 3: مجرای ورودی بنزین به پمپ
4: بوش به منظور یاتاقان بندی روتور پمپ 5: شیار محرک روتور که کوپلینگ دوشاخه ای آرمیچر درون آن قرار می گیرد
شکل 2 : مرحله مکش و تولید فشار

بنزینی که بین دو غلتک قرار می گیرد، مطابق شکل 3، در مراحل بعدی دچار کاهش حجم تدریجی شده و بنابراین به تدریج فشار آن افزایش می یابد تا سرانجام از طریق مجرای 4 از مجرای خروجی پمپ، خارج شود. بنزین پس از تحت فشار قرار گرفتن بوسیله پمپ غلتکی، از شیارهای آرمیچر عبور کرده و ضمن خنک کاری پمپ بنزین، از مجرای خروجی موتور الکتریکی خارج می شود.

1: روتور 2: غلتک فولادی 3: تخلیه سوخت 4: مجرای خروجی مرکزی پمپ
شکل 3: مرحله تراکم و تخلیه

بنزین خروجی از پمپ‌بنزین پس از عبور از فیلتر وارد ریل سوخت می شود. برای آنکه اختلتف فشار درون ریل و مانیفولد هوا، در حدود 3 بار ثابت نگه داشته شود از یک رگولاتور در انتهای ریل سوخت استفاده می شود. برای جلوگیری از افزایش فشار ناگهانی و آسیب دیدن پمپ‌بنزین، از سوپاپ اطمینان یا سوپاپ کنترل فشار (قطعه 11 در شکل 1) نیز استفاده می شود.
زمانی که فشار بنزین خروجی از پمپ بیش از حد مجاز شود، سوپاپ کنترل فشار (11) باز شده و مجرای ورودی و خروجی پمپ به هم وصل می شود. بنابراین از اعمال بار بیش از حد به پمپ و موتور الکتریکی که منجر به سوختن موتور الکتریکی می شود جلوگیری به عمل می آید. لازم به ذکر است که در بعضی از پمپ بنزین ها، سوپاپ کنترل فشار (11) عمل رگلاتور روی ریل سوخت را نیز انجام می دهد. در این پمپ ها، روی ریل سوخت، رگولاتور کنترل فشار نصب نمی گردد.
یک سوپاپ یکطرفه (قطعه 9 شکل 1) روی مجرای خروجی پمپ بنزین نصب شده است. هنگامی که سوئیچ جرقه روشن شده و پمپ بنزین عمل می کند، فشار بنزین خروجی از پمپ بر نیروی فنر پشت سوپاپ یکطرفه غلبه کرده و سوپاپ یکطرفه از جای خود بلند می شود و بنابراین سوخت اجازه خروج پیدا می کند. ولی هنگامی که سوئیچ خاموش شده و پمپ بنزین از کار می افتد، بنزین موجود در ریل سوخت (تحت فشار 3 بار) تمایل به برگشت به باک دارد. در این حالت نیروی فنر و نیروی سوخت برگشتی از ریل با هم جمع شده و سوپاپ یکطرفه را می بندد. بدین ترتیب سوخت اجازه برگشت به باک را پیدا نمی کند.
این عمل باعث می شود که ریل سوخت همواره از بنزین با فشار تقریبی 3 بار مملو باشد. بدین ترتیب نقطه جوش بنزین نیز افزایش یافته و از ایجاد قفل گازی در لوله های بنزین و ریل سوخت جلوگیری می شود. ضمن آنکه برای راه اندازی مجدد خودرو، موتور به راحتی روشن می شود و نیاز به استارت زدن طولانی مدت نمی باشد. در صورتی که اگر سوپاپ یکطرفه نباشد و یا معیوب شود، برای راه اندازی مجدد موتور نیاز به استارت زدن طولانی خواهد بود و موتور به سرعت روشن نمی شود.
از پمپ های دنده داخلی و پروانه ای (محیطی) نیز به عنوان پمپ بنزین استفاده می شود. شکل 4، سه نوع پمپ غلتکی، دنده داخلی و پروانه ای (محیطی) را نشان می دهد.
نحوه عملکرد پمپ دنده داخلی مانند پمپ غلتکی می‌باشد با این تفاوت که سر و صدای پمپ دنده داخلی کمتر بوده و عمر آن بیشتر می باشد. ولی پمپ پروانه‌ای یا محیطی، قابلیت تولید فشار کمتری نسبت به نوع غلتکی یا دنده داخلی دارد.

a: پمپ بنزین نوع غلتکی b : پمپ بنزین نوع دنده داخلی c : پمپ بنزین نوع پروانه ای یا محیطی
شکل 4 : انواع پمپ‌بنزین

شکل 5، پمپ‌بنزین نوع پروانه ای (محیطی) را با جزئیات بیشتر نشان می دهد. در شکل 6 نیز پروانه پمپ ملاحظه می گردد.

1: سوپاپ یکطرفه 2: سوپاپ کنترل فشار یا سوپاپ اطمینان 3: زغال 4: آرمیچر
5: قطب آهنربای دائم 6: پروانه 7: فیلتر قبل از پمپ
شکل 5: پمپ‌بنزین نوع پروانه ای یا محیطی

1: پره ها                    2: مجرای ورودی                  3: مجرای خروجی                    4: پوسته پمپ                     5: پروانه

شکل 6 : پروانه پمپ‌بنزین پروانه ای یا محیطی

پمپ بنزین معمولاً در مجاورت باک بنزین نصب می گردد و در بسیاری از موارد به صورت یکپارچه با دیگر تجهیزات باک بنزین، مطابق شکل 7، درون باک نصب می شود.

1: فیلتر بنزین                                   2: پمپ‌بنزین برقی                            3: پمپ فواره ای                           4: رگلاتور فشار سوخت

5: سنسور سطح بنزین                         6: فیلتر سیمی اولیه

شکل 7 : پمپ‌بنزین و دیگر تجهیزات در مجموعه یکپارچه

بنزین عبوری از پمپ و بنزین درون باک، وظیفه خنک‌کاری و روانکاری پمپ بنزین را نیز بر عهده دارد. پمپ‌بنزین طوری طراحی می شود که دبی آن بیشتر از دبی بنزین مصرفی موتور باشد.

در بعضی از خودروها مطابق شکل 8، به دلیل محدودیت فیزیکی، در قسمت وسط باک برآمدگی وجود دارد. بنابراین دو سمت باک بنزین به هم متصل نیستند. از اینرو برای اینکه بنزین از یک محفظه (7) به محفظه دیگر (5) منتقل شود، از پمپ فواره ای مطابق شکل 9، استفاده می شود.

1: موتور                    2: رگلاتور کنترل فشار                        3: فیلتر سوخت                        4: پمپ بنزین

5: محفظه اولیه                          6: پمپ فواره ای                        7: محفظه

شکل 8 : استفاده از پمپ فواره ای برای انتقال بنزین

1: نازل                  2: ونتوری                     3: از پمپ‌بنزین                    4: از محفظه ثانویه                    5: به محفظه اولیه

شکل 9 : ساختار پمپ فواره ای

با توجه به شکل 9، ملاحظه می گردد که سوخت برگشتی از رگلاتور، از نازل (1) عبور کرده و سرعت سوخت در این ناحیه افزایش می یابد. سوخت با سرعت زیاد وارد ناحیه ونتوری (2) شده و به دلیل بالا بودن سرعت سوخت، در منطقه ونتوری کاهش فشار بوجود می آید. با کم شدن فشار در منطقه ونتوری، بنزین تحت فشار جو از محفظه ثانویه به سمت ونتوری رانده شده و از آنجا وارد محفظه اولیه می شود.

مدار الکتریکی پمپ‌بنزین

مدار الکتریکی پمپ‌بنزین در شکل 10 ملاحظه می شود.

1: باتری                   2: فیوز (سه عدد)                   3: کانکتور عیب یاب                   4: رله اصلی سیستم سوخت رسانی انژکتوری

5: سوئیچ جرقه                   6: رله پمپ بنزین                   7: واحد کنترل سیستم سوخت رسانی انژکتوری

8: ترانزیستور راه انداز رله پمپ‌بنزین                   9: پمپ‌بنزین

شکل 10: مدار الکتریکی پمپ‌بنزین

هنگامی که سوئیچ جرقه (5) در وضعیت روشن قرار می گیرد، جریان برق از ترمینال وارد سیم پیچ  رله اصلی (4) می شود. با مغناطیس شدن سیم پیچ رله اصلی، پلاتین رله اصلی وصل می شود.

جریان برقی که از پلاتین های رله اصلی عبور می کند، از یک طرف به سمت ترمینال  کانکتور عیب‌یاب می رود. در این حالت فقط برای آزمایش پمپ بنزین، می توان ترمینال  و FP را به یکدیگر وصل نمود و از عملکرد صحیح پمپ بنزین اطمینان حاصل نمود. از طرفی دیگر، جریان عبوری از پلاتین های رله اصلی به ترمینال  رله پمپ‌بنزین (6) می رود و پس از عبور از سیم پیچ ، اتصال بدنه خود را از طریق ترانزیستور راه انداز رله پمپ بنزین (8) دریافت می کند. بنابراین سیم پیچ  مغناطیس شده و پلاتین های رله کنترل پمپ‌بنزین عمل نموده و جریان برق وارد پمپ بنزین شده و پمپ‌بنزین شروع به کار می کند.

در این حالت اگر سوئیچ جرقه روشن ولی موتور خاموش باشد، سنسور دور موتور، سیگنالی از طریق ترمینال NE به واحد کنترل سیستم انژکتور (7) ارسال نمی کند. بنابراین پس از چند ثانیه (بین 3 تا 10 ثانیه بسته به نوع خودرو) بعد از روشن شدن سوئیچ جرقه، واحد کنترل سیستم انژکتور، ترانزیستور پمپ بنزین را خاموش می کند. بدین ترتیب سیم پیچ  از کار افتاده و بنابراین پلاتین‌های رله کنترل پمپ‌بنزین از هم جدا شده و پمپ‌بنزین خاموش می شود.

حال در همین وضعیت که سوئیچ جرقه باز است، اگر سوئیچ جرقه در وضعیت ST قرار گیرد، موتور استارت باعث دوران میل‌لنگ شده که لحظه شروع به کار موتور است. ولی از آنجایی که در لحظه شروع استارت زدن، دور موتور خیلی کم است، بنابراین سیگنال های سنسور دور موتور نیز ممکن است کم باشد. در این حالت احتمال دارد که واحد کنترل سیستم انژکتور دستور روشن شدن پمپ بنزین را در زمان مناسب صادر نکند. برای مرتفع شدن این نقیصه و اطمینان کامل از روشن شدن پمپ بنزین در لحظه استارت زدن، از ترمینال ST سوئیچ جرقه، جریان برقی وارد سیم‌پیچ  می‌شود. با فعال شدن این سیم پیچ، در لحظه استارت زدن، پلاتین های رله پمپ‌بنزین وصل شده و پمپ بنزین روشن می شود. البته با وجود این رله، نقیصه کاهش ولتاژ در لحظه استارت زدن (که باعث کاهش نیروی مغناطیسی سیم پیچ L2 می شود) نیز برطرف می گردد. چرا که در زمان استارت زدن، مجموع نیروی سیم پیچ های L2 و L3 باعث وصل شدن پلاتین های رله پمپ‌بنزین می شود.

لازم به ذکر است که وظیفه مقاومت R و خازن C در رله پمپ بنزین، این است که از نوسانات ناخواسته ولتاژ به واسطه سیگنال سیستم انژکتور بر سیم پیچ ، جلوگیری به عمل آید. بدین ترتیب از باز شدن بی مورد پلاتین های رله پمپ بنزین ممانعت می شود. ضمن آنکه از ایجاد جرقه در پلاتین های رله پمپ‌بنزین نیز جلوگیری نموده و عمر مفید این رله را افزایش می دهد.

یکی از مواردی که ایجاد سؤال می کند، اشتعال پذیری بنزین در تعامل با موتور الکتریکی و جرقه های آن می باشد. اما پمپ‌بنزین تحت هیچ شرایطی مشتعل نمی شود، چرا که پهنای زغال بیشتر از پهنای لامل آرمیچر است. افزون بر آن، زغال موتور از درصد زیادی کربن تشکیل شده است. درصد بالای کربن، عاملی برای جلوگیری از ایجاد اشتعال می باشد. نکته سوم این که برای ایجاد اشتعال وجود اکسیژن الزامی است، ولی در مدار بنزین، هوا وجود ندارد. علاوه بر این موارد ، مطابق شکل 11، مدار داخلی پمپ بنزین الکتریکی شامل سیم پیچ(L) و خازن (C) می باشد. یکی از ویژگی‌های این مدار (RLC) آنست که از ایجاد جرقه های ناشی از تغییر ولتاژ جلوگیری می شود.

1: زغال                         2: روتور

شکل 11: مدار داخلی موتور الکتریکی پمپ بنزین

عیب یابی و تست پمپ بنزین خودرو:

برای عیب یابی پمپ‌بنزین، ابتدا باید آزمون الکتریکی آن را انجام داد. بدین منظور در ابتدا میزان مقاومت موتور الکتریکی پمپ‌بنزین اندازه گیری می شود که باید حدود یک اهم باشد و افزایش یا کاهش بیش از حد مقاومت الکتریکی پمپ‌بنزین نشانه بروز عیب در آن می باشد.
پس از اندازه گیری مقاومت الکتریکی پمپ بنزین باید نسبت به انجام آزمون عملکردی اقدام کرد. در این حالت ابتدا باید اتصالات الکتریکی پمپ‌بنزین را به نحوه درست متصل کرد و عملکرد پمپ بنزین بدون بار یا بدون پمپ کردن مایع را مورد بررسی قرار داد. در این حالت پمپ بنزین باید بدون صدای اضافی و به راحتی دوران کند.
پس از اطمینان از آزمون عملکردی بدون بار پمپ‌بنزین باید پمپ بنزین را در شرایط تحت بار مورد آزمون قرار داده بدین منظور پس از متصل کردن صحیح اتصالات الکتریکی، پمپ‌بنزین در نفت قرار داده می شود و با مسدود کردن مسیر خروجی پمپ‌بنزین توسط شیر و با اعمال جریان برق با ولتاژ 12 ولت، میزان فشار تولیدی پمپ بنزین اندازه گیری می شود که باید بین 4 تا 6 بار باشد که با این آزمون استاتیکی نیز گفته می شود.
در آزمون عملکردی توسط تنظیم شیر کنترلی، فشار پمپ‌بنزین در حدود 5/2 بار تثبیت می گردد که در این حالت با توجه جریان برق ورودی به پمپ‌بنزین با ولتاژ 12 ولت باید جریانی حدود 5/3 آمپر و حداکثر 5/5 آمپر مصرف کند