عامل حرکت خودروها همواره موتور و عملکرد آن شناخته می‌شود. اما این موتور برای حرکت نیاز به سوخت و یا تامین کننده انرژی دارد. در خودروهای احتراق داخلی این سوخت معمولا بنزین است. موتورهای احتراق داخلی که از ابتدای تاریخ تولید خودروهای مدرن تا امروز رایج‌ترین نوع پیشرانه مورد استفاده در این صنعت هستند برای تامین نیروی لازم چرخش چرخ‌ها و به حرکت در آوردن خودرو نیاز به انفجار درون سیلندرهای خود دارند. این انفجار در اثر تراکم مخلوط سوخت و هوا رخ می‌دهد. بنابراین یکی از دو عامل اصلی احتراق درون سیلندرها سوخت است. به این معنی که موتور خودرو بدون سوخت قادر به انجام هیچ‌کاری نخواهد بود و بدون شک خودرو نیز هیچ حرکتی نخواهد داشت. همچنین میزان این سوخت نیز در عملکرد مناسب موتور و کیفیت احتراق موثر است. اما این سوخت و میزان مناسب آن چگونه و از کجا تامین می‌شود؟ برای پاسخ به این سوالات اول باید با پمپ بنزین خودرو و نحوه کار آن آشنا شوید.
پمپ بنزین خودرو چیست؟
سوخت در تمام خودروهای با موتورهای بنزینی درون باک ذخیره می‌شود. اما این مایع حیاتی موتور به وسیله‌ی پمپ به موتور می‌رسد. در واقع سوخت مسیر بین باک و موتور را به کمک پمپ طی می‌کند. پمپ بنزین خودروهای بنزین‌سوز قطعه‌ای یک‌پارچه و واحد است که چند وظیفه را یکجا انجام می‌دهد.
– ایجاد فشار در جریان سوخت
– فیلتر کردن سوخت
– ارسال سوخت
به این معنی که این قطعه که معمولا درون مخزن سوخت قرار دارد سوخت را با فشار به سمت موتور می‌رساندو در صورتی که سوخت فشار لازم را نداشته باشد عمل تزریق آن به درون سیلندرها به خوبی صورت نمی‌گیرد. علت قرار دادن پمپ سوخت خودرو درون باک، تماس مستقیم آن با بنزین، خنک شدنش در اثر این تماس و کاهش صدای فعالیتش است. البته پمپ بنزین همیشه درون مخزن نیست و برخی از انواع این قطعه روی بلوک سیلندر یا در مسیر بنزین سوار می‌شوند. فشاری که پمپ به بنزین وارد می‌کند بین ۴ تا ۶ بار است. اگر سوخت با فشاری کمتر به سمت موتور هدایت شود فرآیند پاشش و به دنبال آن احتراق به خوبی صورت نمی‌گیرد.
گفتیم پمپ‌های بنزین سیستم‌هایی چند منظوره هستند که فرآیند ایجاد فشار در سوخت، فیلتر کردن و ارسال آن را بر عهده دارند. در بعضی خودروها ممکن است از دو پمپ بنزین استفاده شود. یکی به منظور ارسال سوخت و یکی برای ایجاد فشار و فیلتر کردن. گاهی نیز سنسور سطح بنزین با برخی از انواع پمپ که درون باک قرار می‌گیرند در یک پکیج قرار دارند که بالا رفتن هزینه تعمیرات را به دنبال دارد. اما به طور کلی پمپ‌های بنزین بر اساس کارایی به دو دسته تقسیم می‌شوند.
۱. پمپ‌های مکانیکی
۲. پمپ‌های الکتریکی
تفاوت اصلی و عمده این دو پمپ استفاده از انواع مکانیکی در خودروهای کاربراتوری و استفاده از مدل‌های برقی در خودروهای انژکتوری است. نمی‌توان از یک پمپ مکانیکی در خودرویی انژکتوری استفاده کرد و همینطور پمپ‌های برقی قابل استفاده در خودروهای کاربراتوری نیستند. پمپ‌های مکانیکی به طبع نوع استفاده‌شان تقریبا از رده خارج محسوب می‌شوند و در صنعت خودروسازی به ندرت به کار می‌روند.
حتما بخوانید: با بدفروش‌ترین ماشین‌های زیر ۳۰۰ میلیون آشنا شوید
پمپ‌های بنزین مکانیکی
این پمپ‌ها که معمولا روی بلوک سیلندر نصب می‌شدند بنزین را با فشار لازم به کاربراتور می‌رساندند. این نوع پمپ فرآیند مکش و انتقال سوخت را در یک پکیج مکانیکی انجام می‌دهد. این پکیج برای انجام صحیح وظیفه خود با وجود سادگی ظاهری پیچیدگی‌های فراوانی دارد و از ریز قطعات زیادی تشکیل شده است. این قطعات عبارتند از:
دیافراگم: روی فنرها قرار دارد و زیر سوپاپ‌ها. ایجاد فشار در روغن بر عهده دیافراگم است.
فنر دیافراگم: نیروی ارسالی از انگشتی را به دیافراگم می‌رساند.
فنر انگشتی: وظیفه انتقال نیروی انگشتی را به فنر دیافراگم بر عهده دارد.
سوپاپ ورودی: به عنوان شیر ورودی مسیر ورود سوخت را باز و بسته می‌کند.
سوپاپ خروجی: به عنوان خروجی مسئول باز و بسته کردن مسیر ارسال سوخت با فشار است.
شیطانک: نیروی حرکت خود را از میل سوپاپ و به کمک قطعه‌ای به نام لنگ گرداننده پمپ سوخت تامین می‌کند و به کمک این نیرو زیر دیافراگم تلمبه می‌زند.
محفظه بنزین: در فاصله‌ی ورود و خروج، بنزین در این محفظه می‌ریزد.
با یک بار حرکت شیطانک، سوپاپ ورودی باز و دیافراگم بنزین را به داخل محفظه بنزین پمپ می‌‌کشد در حرکت بعدی نیز با سوپاپ ورودی بسته و سوپاپ خروجی باز شده بنزین به سمت کاربراتور ارسال می‌شود.توضیح دقیق‌تر اینکه، در فرآیند مکش، با گردش میل سوپاپ، لنگ گرداننده پمپ سوخت که قطعه دایره‌ای شکل روی میل سوپاپ است به حرکت در می آید. برخورد شیطانک با این قطعه به فنر انگشتی که زیر آن قرار دارد نیرو وارد می‌کند.
بنابراین دیافراگم که متصل به این فنر و شیطانک است پایین می‌آید. مکش ایجاد شده در بالای فضای دیافراگم موجب بسته شدن سوپاپ خروجی و باز شدن سوپاپ ورودی می‌شود. این ترتیب ایجاد نوعی خلاء می‌کند که موجب مکیده شدن سوخت از باک و ورودش به محفظه بنزین پمپ که فضایی کاسه‌ای شکل است می‌شود. بنزین در حین ورود به این محفظه که می‌تواند اتاقک فشار هم باشد از فیلتر سوخت که در مسیر است نیز می‌گذرد. در فرآیند ارسال سوخت، شیطانک با حرکت لنگ گرداننده آزاد شده و دیافراگم تحت تاثیر فنر دیافراگم بالا میرود. بنزین موجود در اتاقک فشار که متراکم شده با فشار به سمت سوپاپ خروجی رفته و مسیر کاربراتور را در پیش می‌گیرد. در این زمان، سوپاپ ورودی بسته است. آنچه گفته شد مربوط به پمپ‌های مکانیکی ساده بود. حال اینکه این دسته پمپ‌ها دو زیر مجموعه نیز دارند که به این شرح است:
– پمپ‌های مکانیکی از نوع دینامیکی
این دسته در فرم محفظه‌ی سوخت متفاوتند و ایجاد فشار در بنزین بیشتر تحت تاثیر تراکم ایجاد شده بر آن است تا فعالیت دیافراگم. دیگر اجزا و بخش‌های پمپ‌های مکانیکی و نحوه عملکردشان با پمپ‌های مکانیکی ساده تفاوتی ندارد.
– پمپ‌های مکانیکی از نوع مرکب
این پمپ بنزین معمولا در خودروهایی که از سیستم خلاء در برف‌پاک‌کن‌های خلائی و شیشه شورها استفاده می‌کنند به کار میرود. تفاوت اصلی این نوع پمپ با پمپ‌های مکانیکی ساده در داشتن دو دیافراگم است که یکی برای پمپ سوخت و دیگری برای برف پاک‌کن‌ها استفاده می‌شود. به این ترتیب در آنها شیطانک دو دیافراگم را حرکت می‌دهد. سوپاپ ورودی دیافراگم خلایی پمپ‌های مرکب به برف پاک وصل و سوپاپ خروجی آن با منیفولد گاز در ارتباط است. این بخش از پمپ تنها در زمان فعالیت برف‌پاکن‌ها یا شیشه شورها فعال است و در غیر این صورت سوپاپ دیافراگم خلاء بسته و خود دیافراگم نیز بی‌حرکت می‌مانند. در زمان فعالیت برف‌پاک‌کن‌ها هوا از طریق حرکت آنها مکیده می‌شود و سوپاپ ورودی باز و سوپاپ خروجی بسته می‌شود. عملکرد بخش سوخت این پمپ‌ها با پمپ‌های مکانیکی ساده یک‌سان است. پمپ‌های مرکب معمولا روی بلوک سیلندر سوار می‌شوند.
حتما بخوانید: مقایسه سه خودروی رانا، پژو ۲۰۶ و هیوندای i30
مشکلات معمول پمپ‌های مکانیکی
پمپ‌ها مکانیکی نواقصی را در عملکرد خود دارند که جدای از خرابی و مشکلات فیزیکی آنها است. درواقع این نواقص در حین کار آنها ایجاد می‌شود و دردسرهایی را برای موتور و خودرو ایجاد می‌کند. عمده این مشکلات دو مورد زیر هستند:
حالت ایست پمپ
زمانی که مخزن پمپ از بنزین پر شود، راه ورود بنزین را بسته می‌شود. سپس فنر زیر دیافراگم بر اثر فشار مخزن سوخت، فشرده می‌شود و تاثیر شیطانک بر دیافراگم از بین میرود و شیطانک در حالت تماس دائممی‌ماند. به این حالت که پمپ توانایی ارسال سوخت پرفشار را ندارد ایست پمپ می‌گویند.
قفل گازی پمپ بنزین
معمولا وقتی حالت ایست پمپ اتفاق می‌افتد مقداری سوخت در داخل محفظه سوخت باقی می‌ماند که راه ورود سوخت را مسدود می‌کند. گرما این سوخت را تبخیر کرده و بخار سوخت دیافراگم را به سمت بالا نگه می‌دارد. در این حالت شیطانک هرز عمل می کند و حرکت خلاص دارد.
اصلی‌ترین دلیل برای بکارگیری پمپ‌های بنزین الکتریکی نیاز خودروهای انژکتوری به پمپاژ بنزین با فشار بیشتر بود. در واقع بنزین پمپ شده توسط پمپ‌های مکانیکی فشار مورد نیاز انژکتورهای را نداشتند. پمپ‌های الکتریکی نیروی برق خود را از باتری می‌گیرند. در این نوع نیز دیافراگمی شبیه انواع مکانیکی وجود دارد اما عامل حرکت دیافراگم متفاوت است و نیروی لازم برای این کار از یک سیم‌پیچ درون پمپ تامین می‌شود. اجزای این نوع پمپ عبارتند از:
- فیلتر سوخت
- رگولاتور فشار
- صفحه تکیه‌گاه پمپ
- لوله برگشت سوخت
- لوله خروجی سوخت
- لوله برگشت سوخت از رگلاتور
- سوکت اتصالی جریان برق پمپ
- شلنگ لوله برگشت
- شلنگ لوله خروجی
- همان گیج سوخت
- فنر
- فانوسی یا مخزن بنزین
- مگنت یا میله‌های متصل به سیم‌پیچ
پمپ‌های الکتریکی نیز مانند پمپ‌های مکانیکی خود به دو دسته متفاوت تقسیم می‌شوند. این دو نوع در محل قرارگیری و فرآیند مکش و ارسال سوخت متفاوت هستند و در اجزای اصلی تفاوت چندانی ندارند. در ادامه آنها را بررسی می‌کنیم.
– پمپ‌های الکتریکی مکشی
در این نوع پمپ یک مخزن به نام فانوسی وجود دارد که میله‌های مرکز فنرها به آن متصل است. نیروی فنرها در حالت خاموش به سمتی است که مخزن یا فانوسی حالت فشرده دارند. وقتی خودرو استارت می‌خورد جریان برقی از باتری به پمپ بنزین نیز راه پیدا می کند. در نتیجه سیم پیچ انرژی پیدا کرده و آن را به مگنت‌ها یا میله‌های درون فنرها منتقل می‌کند. این نیرو به فنرها منتقل شده و به طرف پایین باز می‌شوند در نتیجه فانوسی باز شده حجم آن افزایش می‌یابد و بنزین به درونش مکیده می‌شود. در فرآیند پمپ کردن یا ارسال فانوسی به پایین‌ترین نقطه رسیده و مگنت‌ها از سیم‌پیچ جدا شده لذا انرژی مغناطیس نیز از بین میرود. فنرها هم انرژی خود را از دست داده به حالت اول باز می‌گردند. این کورس منجر به پرتاب فانوسی و پمپ شدن بنزین می‌شود.
حتما بخوانید: مقایسه برلیانس H320، دانگ‌فنگ H30 کراس و دنا
– پمپ‌های الکتریکی فشاری
این پمپ‌ها که به پمپ‌های توربینی نیز معروفند در حال حاضر بهترین نوع پمپ بنزین خودرو هستند. این پمپ‌ها در باک بنزین شناور هستند و بنزین را همواره با فشاری ثابت به انژکتور ارسال می‌کنند. پمپ‌های توربینی نیز مانند پمپ‌های مکشی باز شدن سوئیچ فعالیت خود را آغاز می‌کنند. با شروع به کار آنها سوخت از طریق لوله ورودی به داخل پمپ کشیده می‌شود ضمن اینکه مسیرش از فیلترها عبور می‌کند. بنزین توسط موتور الکتریکی داخل پمپ مکیده می‌شود و با گذر از اطراف سیم‌پیچ و مجموعه موتور الکتریکی پمپ آنها را خنک کرده و به سمت موتور ارسال می‌شود. توربین موجود در انتهای این نوع پمپ که بخشی از موتور برقی آن است، یک مکش منظم برای سوخت را ایجاد می‌کنند و از آنجایی که شلنگ‌های ورودی و خروجی در این سیستم حالت خلا دارند، این مکش منظم متناسب با قطر کم شلنگ‌های خروجی، جریان پرفشار مناسب موتور و انژکتور را مهیا می‌کند. شیرهای خروجی در انتهای لوله‌های خروجی نیز در تنظیم و افزایش این فشار موثر هستند. این جریان پر فشار و منظم سوخت، همواره مازاد میزان مورد نیاز موتور است و همین امر باعث می‌شود انژکتور‌ها و یا کاربراتور همیشه سوخت کافی برای تزریق به داخل موتور داشته باشند. سوخت اضافی هم توسط مسیر برگشت به باک باز‌می‌گردد. این پمپ‌ها به کارکردن بدون سوخت و یا نفوذ ناخالصی سوخت به درون‌شان، بسیار حساسند. معمولا بعد از اینکه موتور خودرو استارت می‌خورد پمپ‌های توربینی به صورت مداوم کار می‌کنند
همچنین بعضی از این پمپ‌ها توانایی دارند که وقتی بار بیشتری روی موتور است و نیازش به سوخت افزایش می‌یابد با دور بالاتر کار می‌کنند تا موتور دچار کمبود سوخت نشود. ECU برق پمپ را پس از خاموش شدن موتور خودرو قطع می‌کند. برای این زمان‌ها درون پمپ‌های توربینی یک سوپاپ یکطرفه در نظر گرفته شده است تا مانع از برگشت سوخت به داخل باک شود و در روشن شدن مجدد خودرو ایجاد دردسر کند.
مزایای پمپ‌های بنزین الکتریکی نسبت به مکانیکی
در ابتدا باید گفت که بزرگ‌ترین عیب در پمپ‌ها الکتریکی، سوختن ناگهانی آنها است که فاقد هرگونه راه حل و راه‌کار است. با این وجود مزیت‌های فراوانی نسب به پمپ‌ها مکانیکی در آنها دیده می‌شود. مزیت‌هایی که پمپ‌های مکانیکی را با حضور آنها به حاشیه برده است. این مزیت‌ها را به این شرح است.
۱. اندازه کوچکترشان که به آنها قابلیت نصب در هر مکانی را می‌دهد.
۲. خنک بودن همیشگی‌شان به واسطه نوع طراحی و قرار گرفت‌شان درون باک
۳. دسترسی آسان و عیب‌یابی راحت آنها
۴. تامین جریان پرفشار و دائمی از سوخت
۵. ایمنی بیشتر به واسطه داشتن سیستم ایمنی قطع سوخت
۶. عدم مواجه با مشکل قفل گازی به دلیل سرد بودن همیشگی
۷. گذر سوخت از چند لایه فیلتر در آنها
ضمنا باید اشاره کرد که در پمپ‌های مکانیکی شیطانک که در تماس مستقیم با میل بادامک است، با کارکرد زیاد و به مرور زمان دچار خورده شده و لقی پیدا می‌کند که منجر به کاهش کارایی آن می‌شود. همچنین سوپاپ یکطرفه موجود در آنها، به هیچ وجه کارایی سوپاپ‌های یکطرفه موجود در باک‌های الکتریکی را ندارد. به این صورت که عملکرد نادرست آنها باعث می‌شود در اثر چند روز خاموش بودن موتور، ضمن تبخیر بنزین موجود در کاربراتور، بقیه سوخت نیز به سمت باک عقب‌نشینی کند . همین مساله روشن شدن دوباره موتور را سخت را و نیازمند استارت‌های متعدد می‌کند.