Pompa paliwa jest jednym z najważniejszych elementów pojazdu, odgrywając kluczową rolę w dostarczaniu paliwa (oleju napędowego lub benzyny) do silnika. Zapoznanie się z budową pompy paliwa jest pierwszym krokiem do uzyskania informacji na temat jej funkcjonowania. Składa się ona z kilku kluczowych części, współpracujących ze sobą w celu dostarczenia płynu do jednostki napędowej. Głównym zadaniem pompy jest oczywiście dostarczenie paliwa do układu zasilania.
Rola i Znaczenie Pompy Paliwa
Zadaniem elektrycznej pompy paliwa jest dostarczenie paliwa pod wysokim ciśnieniem ze zbiornika do silnika, w zależności od wymogów zastosowania pojazdu. Paliwo jest tłoczone do wtryskiwaczy, które wtryskują je do cylindrów silnika.
W silnikach zasilanych gaźnikiem, gdzie zbiornik paliwa był umieszczony nad tymi elementami, problem transportu paliwa właściwie nie istniał. Jednak potrzeba dogodnego i bezpiecznego umiejscowienia zbiornika paliwa, często poniżej poziomu gaźnika, wymusiła wprowadzenie pompy. Pompa paliwa jest używana, gdy zbiornik paliwa jest zamontowany niżej niż gaźnik i nie można polegać na grawitacyjnym przepływie paliwa przez przewód paliwowy.
Pod koniec XX wieku, gdy gaźniki zostały wyparte przez układy wtryskowe, w niskociśnieniowych układach zasilania dominowały elektryczne pompy paliwa. Stosowano je w większości silników czterosuwowych, w których paliwo było tłoczone pod niskim ciśnieniem. Aby zapewnić utrzymanie ciągłości zasilania silnika, pompy musiały charakteryzować się pewną nadwyżką generowanego ciśnienia w stosunku do tego, które musiało panować w układzie zasilania. I tak w większości aut na rynku znajdowały się pompy paliwa wytwarzające ciśnienie w przedziale od 0,2 bara (np. w silnikach gaźnikowych) do około 8 barów, np. w niektórych jednostkach z mechanicznym wtryskiem paliwa (np. K-Jetronic). W zupełności wystarczały one do zasilenia ówczesnych układów wtryskowych.
Rodzaje Pomp Paliwa
Wyróżnia się dwa główne rodzaje pomp paliwa: liniową (zewnętrzną) i znajdującą się wewnątrz zbiornika (wewnątrzzbiornikową). Budowa pompy paliwa może różnić się w zależności od płynu, jaki ma dostarczać oraz od wymagań silnika.
Elektryczne Pompy Paliwa Wewnątrzzbiornikowe
Pompa wewnątrzzbiornikowa (umieszczana w zbiorniku) jest obecnie najczęściej stosowana. Jej umiejscowienie umożliwia redukcję hałasu wytwarzanego przez silnik elektryczny pompy paliwa. Zapewnia również prawidłowe zasilenie pompy paliwem, smarując i chłodząc jej silnik. Bezpośrednie sąsiedztwo silnika elektrycznego z benzyną nie stanowi zagrożenia, ponieważ bez tlenu jest ona bezpieczną cieczą i nawet nie przewodzi prądu.
W niskociśnieniowych układach wtryskowych stosowano zazwyczaj dwa rodzaje pomp elektrycznych: rotacyjną i wirnikową. Działanie elektrycznej pompy paliwa jest ściśle zależne od jej budowy. Urządzenie jest napędzane przez niewielki silnik elektryczny, obracający wirnik bądź tłok. Ważne, aby zastosowane materiały wykazywały odporność na obecność cieczy i dobrze znosiły skrajne warunki pracy.
Działanie Pompy Wirnikowej Wewnątrzzbiornikowej
Gdy wirnik wewnątrzzbiornikowej pompy paliwa pracuje, łopatka porusza się wokół wirnika, tworząc ruch wirowy wewnątrz pompy. Paliwo przepływa wokół silnika pompy, zwiększając ciśnienie, i otwiera zawór zwrotny, a paliwo jest kierowane do przewodu paliwowego.
Ze względu na stosowanie silników o dużej pojemności skokowej cylindra coraz częściej potrzebne są pompy paliwa o większej pojemności. Objętość wypływu tych pomp musi być zatem regulowana, aby dostosować ją do warunków pracy silnika. Jest to możliwe dzięki technologii turbinowej wewnątrzzbiornikowej pompy paliwa.
Budowa i Działanie Pomp Rotacyjnych i Wirnikowych
Wyróżnić można dwa rodzaje stosowanych pomp paliwa: rotacyjną i wirnikową. Są one podobne w budowie, ale różni je kilka szczegółów.
-
Pompa Rotacyjna
W rotacyjnej pompie paliwa ulokowany jest charakterystyczny dysk zabierakowy, połączony osiowo z wałkiem silnika elektrycznego. Na obwodzie dysku znajdują się prostokątne nacięcia, w których umieszczone są rolki robocze. Silnik elektryczny zabudowany w pompie zasilany jest zazwyczaj napięciem 12V. Jego praca powoduje obracanie się dysku wraz z rolkami roboczymi. Na skutek siły odśrodkowej są one wypychane i dociskane do bieżni umieszczonej mimośrodowo. W ten sposób paliwo znajdujące się między poszczególnymi rolkami jest sprężane i wypychane w kierunku wyjścia pompy.
-
Pompa Wirnikowa (przepływowa)
W pompie przepływowej (wirnikowej) elementem roboczym jest szybko obracający się wirnik łopatkowy, powodujący wzrost ciśnienia i energii kinetycznej pompowanej cieczy. Podobnie jak w pompie rotacyjnej, wirnik łopatkowy jest osadzony na wspólnym wałku z silnikiem elektrycznym. Obrót wirnika silnika elektrycznego powoduje także ruch łopatek, dzięki czemu paliwo znajdujące się między nimi nabiera prędkości, a więc wzrasta także jego energia kinetyczna. Ta zostaje zamieniona na ciśnienie w kanałach bocznych przylegających do wirującego wieńca łopatkowego i trafia do komory tłoczenia.
Zawory w Pompach Paliwa
Zarówno pompy rotacyjne, jak i wirnikowe są wyposażone w zawór przelewowy oraz zwrotny:
- Zawór przelewowy zapobiega nadmiernemu wzrostowi ciśnienia pompy w razie wytworzenia przeciwciśnienia po stronie tłocznej. Następuje wtedy otwarcie zaworu i doprowadzenie paliwa na stronę ssawną; tworzy się tym samym krótki obieg wewnątrz pompy.
- Zawór zwrotny umieszczony jest w króćcu wylotowym i jego zadaniem jest utrzymanie resztkowego ciśnienia po wyłączeniu silnika. Dzięki temu możliwy jest szybki rozruch jednostki po dłuższym postoju.
Pompy Podciśnieniowe/Membranowe w Traktorkach Kosiarkach
W traktorkach ogrodowych i kosiarkach samojezdnych, często spotyka się pompy paliwa Briggs & Stratton, Loncin czy innych producentów. Te pompy mają zazwyczaj plastikowy lub metalowy korpus i wytwarzają ciśnienie wykorzystując podciśnienie w skrzyni korbowej, które powstaje w wyniku ruchu tłoka. Część ta odpowiada za stabilne dostarczanie paliwa ze zbiornika do gaźnika, wykorzystując ciśnienie z bloku silnika. Jest to klasyczna konstrukcja sterowana podciśnieniowo, która działa w oparciu o impulsy ciśnienia wytwarzane przez tłok silnika, co czyni ją rozwiązaniem prostym i mało awaryjnym.
Pompa paliwa jest zwykle montowana na gaźniku, w pobliżu zbiornika paliwa, między zbiornikiem a gaźnikiem, lub najczęściej na ramie traktorka lub bezpośrednio przy silniku. Dzięki zastosowaniu sprawdzonych materiałów, podzespół ten charakteryzuje się odpornością na działanie benzyny oraz zmienne temperatury, co jest niezbędne w maszynach pracujących w terenie. Jakość wykonania korpusu oraz membrany wewnątrz pompki ma bezpośredni wpływ na jej żywotność. Stosuje się tworzywa odporne na parcenie i pękanie pod wpływem czynników chemicznych zawartych w paliwie. Solidna obudowa chroni mechanizm przed uszkodzeniami mechanicznymi, które mogą zdarzyć się podczas intensywnej eksploatacji w ogrodzie.
Pompy podciśnieniowe zapewniają stabilne zasilanie gaźnika paliwem w każdych warunkach pracy - od długich przejazdów po koszenie na pochyłościach. Membrany precyzyjnie reagują na impuls z silnika, utrzymując równą pracę gaźnika. Są przeznaczone do współpracy z przewodami paliwowymi o średnicy wewnętrznej 6 mm, co stanowi standard w większości kosiarek i traktorków ogrodowych.
Budowa i działanie pompy paliwowej
Typowe Usterki i Objawy
Budowa pompy paliwa ma bezpośredni wpływ na jej wydajność i trwałość. Niestety, nawet najlepiej skonstruowane pompy ulegają awariom. Do najczęstszych przyczyn awarii należą:
- Zanieczyszczenie zbiornika paliwa: Brud i rdza gromadzące się w zbiorniku mogą w znaczącym stopniu wpłynąć na wystąpienie usterki, uszkadzając delikatną membranę wewnątrz urządzenia.
- Niesprawne połączenia elektryczne: Obluzowane połączenia, niedostateczne uziemienie lub zbyt niskie napięcie podawane do pompy w wyniku przegrzania styków mogą prowadzić do awarii.
- Zatkany filtr paliwa lub siatkowy: Blokuje przepływ paliwa do pompy lub silnika.
- Zapowietrzenie układu paliwowego.
- Uszkodzona membrana w pompach podciśnieniowych.
Do najczęstszych objawów usterki pompy paliwa należą:
- Brak pracy silnika: Spalanie nie następuje ze względu na brak paliwa (ewentualnie trudny rozruch).
- Gaśnięcie silnika: Wkrótce po uruchomieniu silnik gaśnie z powodu braku paliwa lub gaśnie, gdy pedał gazu jest wciśnięty.
- Niski komfort jazdy/pracy: Szarpanie podczas przyspieszania ze względu na zmniejszenie ilości przepływu paliwa; niewystarczająca moc spowodowana brakiem wzrostu ciśnienia paliwa; szarpanie silnika; nieprawidłowe dźwięki.
- Jeśli zauważysz, że silnik gaśnie przy wchodzeniu na wyższe obroty lub pracuje nierówno, może to być sygnał, że pompka traci wydajność i wymaga sprawdzenia lub wymiany.
Diagnostyka i Konserwacja
Przed zainstalowaniem nowej pompy paliwa bardzo ważne jest dokonanie prawidłowej diagnozy, ponieważ prawdziwa przyczyna usterki może być inna, np. zatkanie filtra siatkowego, zanieczyszczenie filtra paliwa, uszkodzenie wskaźnika paliwa, a nawet bardzo niski poziom paliwa w zbiorniku. Konieczne jest, aby zamiennik pompy został zainstalowany w czystym zbiorniku.
Montaż nowej pompki jest stosunkowo prosty, ale wymaga zachowania czystości i uwagi. Przed przystąpieniem do wymiany upewnij się, że silnik jest zimny, a dopływ paliwa odcięty. Zwróć szczególną uwagę na kierunek przepływu paliwa - zazwyczaj jest on oznaczony strzałkami na obudowie pompki. Niewłaściwe podłączenie przewodów uniemożliwi uruchomienie silnika.
Aby nowa pompka służyła jak najdłużej, kluczowa jest dbałość o jakość tankowanego paliwa oraz stan filtra paliwa. Zaleca się regularną kontrolę przewodów podciśnieniowych, ponieważ ich nieszczelność również wpływa na pracę pompy.
Zasilanie pompy paliwa odbywa się poprzez przekaźnik w taki sposób, aby po włączeniu zapłonu pompa pracowała tylko kilka sekund. Jeśli nie nastąpi uruchomienie silnika, pompa się wyłącza.
Filtry Paliwa w Układzie
Niebagatelną rolę w układzie paliwowym odgrywają również filtry paliwa - zatrzymują wszelkie nieczystości, tym samym chroniąc jednostkę napędową przed uszkodzeniem.
Pompy paliwa montowane w zbiorniku powinny zawsze mieć filtr powietrza znajdujący się na króćcu ssącym pompy. Pompa może być także zamontowana na zewnątrz zbiornika, wówczas filtr znajduje się na przewodzie zasilającym ją w paliwo.