Горивна помпа

Горивната помпа е основният структурен елемент на горивната система на бензинов двигател, който доставя определено количество гориво на инжекторите (двигателите с впръскване на гориво) или карбуратора (карбураторните двигатели) под налягане. В зависимост от вида на задвижването се отличават механичните и електрическите горивни помпи.

Механична горивна помпа
Механична горивна помпа (горивна помпа) се използва за карбураторни двигатели. Тя се задвижва механично от разпределителен вал (задвижващ вал на маслената помпа). Помпата се намира директно върху двигателя.

Механична горивна помпа е тип бутална помпа. Структурно тя съчетава кутия, състояща се от две части и капак, затворен отгоре; диафрагма, монтирана между горната и долната част на тялото; пръчка, твърдо свързана с диафрагмата; възвратна пружина, монтирана върху пръчката; смукателни и изпускателни клапани в горната част на помпата; филтър в капака на помпата и механично задвижване.

Механично устройство за горивна помпа
Диафрагмата е основното работно тяло на помпата. Състои се от няколко (2-3) мембрани, между които са разположени уплътненията. Диафрагмата е свързана с пръта, който в другия край взаимодейства с елементите на механичното задвижване на помпата. Има различни схеми на механично задвижване на помпата. При местните автомобили се използва конструкция, състояща се от тласкач и лост с балансираща щанга. Схемата с двуръчен лост (рокер) е популярна сред чуждестранните производители.

Помпата се задвижва от ексцентрика на разпределителния вал. Когато ексцентрикът се върти, задвижването на помпата премества стеблото с диафрагмата надолу, преодолявайки силата на пружината. Обемът на кухината над диафрагмата се увеличава, като горивото, дължащо се на разреждането, постъпва в помпата през смукателния клапан от резервоара за гориво. Изпускателният вентил е затворен.

При по-нататъшно движение на ексцентрика, лостът за задвижване на помпата се освобождава и диафрагмата се движи нагоре под действието на възвратна пружина. Над диафрагмата се създава налягане, поради което инжекционният клапан се отваря и горивото влиза в карбуратора през изпускателната тръба. Смукателният клапан е затворен. Цикълът на помпата се повтаря при всяко завъртане на ексцентрика.

Когато запълни плаващата камера на карбуратора, заключващата игла прекъсва достъпа на гориво до карбуратора. В същото време диафрагмата остава в по-ниско положение и задвижването на помпата работи на празен ход (не премества нищо). Работата на механичната горивна помпа се регулира автоматично чрез промяна на амплитудата на движение на диафрагмата.

Електрическа горивна помпа
Електрическата горивна помпа се използва в горивната система на бензиновите двигатели с разпределено впръскване на гориво . В двигателите с директно впръскване , както и в дизеловите двигатели, електрическата помпа се използва в схема с ниско налягане за предварително подаване на гориво до помпа с високо налягане . Електрическата горивна помпа създава налягане на горивото в диапазона 0.3-0.4 MPa (в двигатели с директно впръскване – до 0.7 MPa). Използването на механични помпи в системите за впръскване на гориво е невъзможно поради ниското налягане на горивото.

В горивната тръба или в резервоара за гориво може да се намира електрическа горивна помпа. На повечето модерни автомобили горивната помпа е вградена в резервоара за гориво. Тази схема осигурява по-добро охлаждане на помпата, намалява вероятността от загуби поради липсата на смукателна линия. От друга страна, системата има максимална дължина на горивния тръбопровод, което увеличава неговата уязвимост.

Електрическо устройство за горивна помпа
Електрическа горивна помпа се състои от електрическо задвижване ( електромотор ) и помпена част ( самата помпа ), поставена в метален корпус. Всички елементи на горивната помпа са в контакт с горивото. Бензинът има високо електрическо съпротивление (над 1 MΩ), което предотвратява късо съединение. Структурно горивната помпа е модул, в който, в допълнение към помпата, са включени датчик за разход на гориво, мрежест горивен филтър и гориво.

Работата на горивната помпа се осигурява от два клапана – реверсивен и редукционен. Възвратният клапан блокира горивната система, когато двигателят е спрян. Редукционният клапан поддържа определено налягане в системата, заобикаляйки част от горивото обратно към входа.

По дизайн се отличават следните видове електрически горивни помпи: валяк, зъбни колела и центробежни.

Ролкова помпа
В ролкова помпа горивото се всмуква и се инжектира чрез завъртане на ротора и придвижване на ролките в него. Когато пространството между валяка и ротора се увеличи, се създава вакуум и горивото запълва това пространство. Когато мястото е пълно, захранването с гориво се прекъсва. Когато роторът се върти, пространството намалява, изходът се отваря и горивото напуска помпата под налягане.

Зъбна помпа
По същия начин, зъбната помпа работи , където горивото се всмуква и се инжектира чрез движението на вътрешното зъбно колело (ротор) спрямо ексцентрично разположената външна предавка (статор). Страните на роторния зъб по време на ротация се образуват в пространствата си, като променят камерите, с помощта на които се всмуква и инжектира гориво.

Благодарение на конструктивните особености в горивната тръба са монтирани ролкови и зъбни помпи. В съвременните системи за впръскване се предпочитат центробежни помпи, които осигуряват равномерно (без пулсации) гориво и произвеждат малко шум. В същото време центробежните помпи имат ограничения върху налягането и капацитета.

Центробежна помпа
По правило центробежната горивна помпа се монтира в резервоара за гориво. Работното колело (работно колело) на центробежна помпа е оборудвано по периметъра с многобройни остриета. Работното колело се върти вътре в камерата, в която има два канала с определена форма – всмукване и изпускане. Турбуленцията на горивото, която се получава, когато лопатките са изложени на него, увеличава налягането.

Работата на горивната помпа започва от сигнал от блока за управление на двигателя, при който се активира релето на помпата. За да се гарантира, че двигателят стартира, електрическата горивна помпа започва да работи веднага с включено запалване. На някои автомобили помпата стартира, когато вратата на шофьора се отвори, т.е. преди пускането на двигателя, работното налягане се създава в горивната система Електрическата горивна помпа поддържа налягането на горивото в тесни граници. Налягането се регулира чрез промяна на напрежението или чрез предпазен клапан.

Сензорът за ниво на горивото в горивната система се използва за определяне на нивото на гориво в резервоара на автомобила. Сензорът се монтира директно в резервоара за гориво . Сензорът за нивото на горивото се използва заедно с уреда за гориво , който на свой ред се намира на арматурното табло .

Устройството на датчика за ниво на горивото от различни типове
На съвременните автомобили като сензор за ниво на горивото се използва потенциометричен сензор за изместване. Предимствата на потенциометричния сензор са простотата на дизайна, надеждните измервания, ниската цена. Недостатъците включват наличието на подвижни контакти, подложени на износване и окисление с течение на времето.

В горивната система на превозното средство се използват потенциометрични сензори от два типа – лост и тръба. Чувствителният елемент на двата типа сензори е поплавъкът, който винаги е на повърхността на горивото. Поплавъкът е от пенопласт, куха пластмаса или тънък метал.

Устройство за сензор за ниво на горивото
В сензора за ниво на горивото от типа на лоста, поплавъкът е свързан с метален лост с движещ се потенциометър. Самият потенциометър е електрическо устройство, чиято работа е да създава устойчивост на ток. Потенциометърът е направен във вид на сектор, върху който се прилагат ленти от резистивен материал. Като основа на потенциометъра могат да се използват трайни дебелослойни резистори.

Като част от захранващия блок за гориво се използва датчик за ниво на горивото (с изключение на датчика, който включва горивна помпа с поемане на гориво) или отделно. Благодарение на своята конструкция, сензорът за ниво на горивото е универсален, т.е. може да се използва на всички резервоари за гориво без ограничения.

Устройството на тръбния тип сензор за ниво на горивото
Сензорът за ниво на горивото от тръбен тип включва тръба, в която се движи поплавък по водач. Паралелно с направляващите проводници се намират резистори. Те затварят контактните пръстени на поплавъка. Основното предимство на тръбния сензор е неговата устойчивост на колебания в нивото на горивото, когато автомобилът променя своето положение в движение (завъртане, повдигане, спускане и др.). Сензорът има ограничения в използването, поради геометричните параметри на резервоара за гориво.

Използването на нови видове горива в двигателите с вътрешно горене (етанол, метанол, биодизел) изключва използването на контактни сензори за измерване на нивото на горивото. Причината е ускореното износване на контактните повърхности на сензора в агресивни среди. За такива условия на работа се предлагат безконтактни датчици за ниво на горивото, например неактивен магнитен сензор за положение (магнитно пасивен сензор за позициониране, MAPPS).

Сензорният елемент на MAPPS сензора е запечатан и не влиза в контакт с горивото. Измерванията се извършват с помощта на традиционен поплавък, свързан с лост с постоянен магнит. Магнитът се движи през сектора. В сектора на лъчите фиксирани много метални пластини с различна дължина. Магнитното поле във всяка отделна плоча образува електрически сигнал с определена величина. Сигналът се премахва от сензора и съответства на определено ниво на гориво.

Работа на датчика за ниво на горивото
Работата на датчика за ниво на горивото се основава на принципа, че всяка стойност на нивото на горивото в резервоара съответства на определен сигнал на датчика. Това може да бъде завършено, но съвременните резервоари за гориво имат сложна форма (адаптирана към пространството на каросерията на автомобила), а зависимостта на нивото на горивото от остатъка в резервоара е нелинейна.

Освен това конструкцията на датчика за ниво на горивото е такава, че горивото трябва да падне под определено ниво, преди поплавъкът да започне да пада. Датчикът за гориво за известно време показва пълен резервоар и едва след това започва да пада. В резултат на това всички сензори за ниво на горивото дават известна грешка при измерване на желаната стойност.

В зависимост от вида на изходния сигнал има сензори с аналогови и цифрови сигнали. Аналоговият изходен сигнал е промяна на напрежението в потенциометъра. Аналоговите сензори имат висока грешка при измерването, поради което в момента те рядко се използват.

В цифров сензор микропроцесорът преобразува аналоговия сигнал в „цифра“ и също така коригира и изравнява грешката в измерването, причинена от колебанията в нивото на горивото и геометрията на резервоара за гориво. Цифровите сензори за ниво на горивото осигуряват сравнително висока точност на измерване. Грешката в цифровия сензор е налична само на етапа на физическите измервания на нивото на горивото.