Was ist ein Kolbenpaar in einem Auto?
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Wenn Mechaniker über die Reparatur des Kraftstoffsystems eines Dieselmotors sprechen, erwähnen sie häufig einen Begriff wie ein Kolbenpaar. Lassen Sie uns genauer betrachten, um welche Art von Mechanismus es sich handelt, um welche Besonderheit es sich handelt, warum es benötigt wird und wie die Fehlfunktion des Kolbens bestimmt wird.
Was ist ein Kolben?
Kolbenpaare sind, wie der Name schon sagt, zwei kleine Teile, die in eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (HPF) eingebaut werden. Der erste wird als Kolben bezeichnet und als dicker, vertiefter Finger dargestellt. Die zweite ist die Kolbenhülse und sieht aus wie eine dickwandige Hülse, in die der erste Teil eingesetzt wird.
Der Kolben oder Kolben selbst wirkt als Verdränger von Kraftstoff aus dem Buchsenhohlraum. Dieses Element wird verwendet, um einen hohen Druck in der Kraftstoffversorgungssystemleitung zu erzeugen.
Es ist zu beachten, dass dieser Mechanismus nicht ausschließlich in Dieselmotorpumpen verwendet wird. Beispielsweise wird im Gasverteilungsmechanismus ein ähnliches Element als hydraulischer Kompensator verwendet. Das Funktionsprinzip der Geräte ist jedoch identisch: Hin- und Herbewegungen bewegen den Kolben in der Hülse, und durch das Zusammentreffen der Schnitte und Löcher in diesen beiden Teilen tritt Flüssigkeit in den Hohlraum ein und wird in die Hauptleitung gepumpt.
Funktionsprinzip und Varianten
Das klassische Kolbenpaar funktioniert wie folgt:
- Der federbelastete Kolben befindet sich am Boden der Hülse;
- Der Kolben wird von einem auf der Welle befindlichen Nocken gedrückt;
- Unter mechanischer Einwirkung bewegt sich der Kolben in der Hülse nach oben;
- Im Raum über dem Kolben wird Kraftstoffdruck erzeugt, der durch einen speziellen Schlitz in seiner Wand in die Hülse eintritt.
- Der Druck des Kraftstoffs treibt das Ventil an, wodurch sich die Substanz von der Hülse zum Behälter bewegt (dies kann ein Kraftstoffverteiler oder eine separate Kammer in der Kraftstoffpumpe sein);
- Aus dem Tank tritt Kraftstoff in die Düsen ein;
- Die Welle in der Pumpe dreht sich, die Nocke hört auf, auf den Kolben zu drücken, wodurch er aufgrund der Feder in die untere Position bewegt wird.
Diese einfache Kolbenkonstruktion erklärt, warum auf diesem Prinzip basierende Hochdruck-Kraftstoffpumpen hocheffizient und langlebig sind.
Heutzutage werden in Autos zwei Modifikationen von Kolbenpaaren verwendet (obwohl das Design von Kraftstoffpumpen eine größere Vielfalt aufweist). Sie unterscheiden sich voneinander durch das Vorhandensein einer ringförmigen Aussparung im Kolben.
In solchen Kolben spielt es die Rolle eines Bypassventils, das Kraftstoffleckagen sammelt und in die Kraftstoffleitung zurückführt. Kolben mit Kraftstoffabschaltung sind aufgrund der Komplexität des Designs teurer. Diese Kosten werden jedoch durch einen effizienteren Betrieb des Motors ausgeglichen.
Hauptvor- und Nachteile
Dieselmotoren sind seit der Einführung von Hochdruck-Kraftstoffpumpen, die mit einem Kolbenpaar ausgestattet sind, in ihre Konstruktion populär geworden. Beeindruckende technische Eigenschaften, hohe Leistung des Mechanismus und hohe Zuverlässigkeit sind die Hauptvorteile des mit einem Kolbenpaar ausgestatteten Mechanismus.
Zusätzlich zu diesen Vorteilen hat der Kolben folgende Vorteile:
- Mit Hilfe eines Kolbenpaares ist es möglich, nicht nur die Zufuhr von Hochdruckkraftstoff und dessen Dosierung sicherzustellen, sondern auch den geeigneten Kraftstoffeinspritzmodus zu bestimmen.
- Maximale Wirtschaftlichkeit bei hoher Effizienz.
- Hohe Umweltfreundlichkeit durch die Verbrennung eines geringeren Kraftstoffanteils und dessen hochwertiges Einsprühen in die Zylinder.
Jeder Mechanismus hat Nachteile, und für ein Kolbenpaar ist dies Verschleiß. Obwohl diese einfache Konstruktion sehr zuverlässig ist und lange hält, kann die Wirkung von Reibung und hohem Druck auf die Elemente des Mechanismus nicht ausgeschlossen werden. Die Hersteller von Kolbenpumpen-Kraftstoffpumpen verwenden hochfeste Materialien, aber auch hier lässt sich Verschleiß auch nach längerer Lebensdauer nicht vermeiden.
Kolbenpaar Einspritzpumpe
Wir werden die Funktionen des Kolbenpaares am Beispiel einer Dieseleinspritzpumpe genauer diskutieren. Wie der Name schon sagt, pumpt die Pumpe Dieselkraftstoff vom Haupttank zur Hochdruckleitung (z. B. zum Kraftstoffverteiler), von wo aus er unter starkem Druck in die Motorzylinder gesprüht wird.
Das Hauptelement, das einen solchen Druck erzeugt, ist nur das Kolbenpaar. Der Kraftstoff wird dann gemäß der Konstruktion des Kraftstoffsystems auf die Zylinder verteilt. Die Pumpentypen werden beschrieben in einem anderen Artikel.
Während des Pumpenbetriebs bewegen Schubstangen und Rückstellfedern des Stellantriebs den Kolben innerhalb der Kolbenhülse nach oben / unten und bewegen sich dadurch hin und her. Das Design saugt Dieselkraftstoff durch Schläuche aus dem Kraftstofftank und pumpt ihn in einen geschlossenen Tank, wodurch Druck in ihm erzeugt wird. Um zu verhindern, dass dieser Parameter übermäßig ansteigt, verfügt die Pumpenvorrichtung über eine Reihe von Ventilen, die zum Halten oder Ablassen von Überdruck im System ausgelegt sind.
Der Kolben selbst hat einen unebenen Schlitz, der es ihm ermöglicht, den in den Vorratsbehälter eintretenden Kraftstoff mit einer leichten axialen Verschiebung zu dosieren. Dieser Vorgang hängt von der Position des Gaspedals im Fahrzeug ab. Das minimale Spiel ist, wenn das Gaspedal losgelassen wird, und das maximale Spiel, wenn das Pedal vollständig gedrückt ist.
Da der Dampf einen hohen Druck erzeugt, damit er nicht zusammenbricht, besteht er aus starkem Stahl und die Wände sind dick genug, um einem Druck von mehreren hundert Atmosphären standzuhalten. Dies macht den Mechanismus auch unter hohen Belastungen zuverlässig.
Ein weiteres Merkmal des Kolbenpaares ist, dass beide Teile nur für einander erstellt werden. Das heißt, es ist unmöglich, eine Buchse von einem Mechanismus und einen Kolben von einem anderen zu nehmen und sie zu kombinieren. Damit der Dampf den Dieselkraftstoff nicht durchlässt, wird der Spalt so gering wie möglich gehalten. Aus diesem Grund wird ein Teil nie ersetzt - das Paar ändert sich immer (ihre Parameter werden an hochpräzisen Werksausrüstungen angepasst).
Hier ist ein kurzes Video darüber, wie das Kolbenpaar wiederhergestellt wird:
Die Reihenfolge des Kolbenpaares
Die in einem Kolbenzyklus gepumpte Kraftstoffmenge hängt von der Höhe seines Arbeitshubs ab. Dies regelt den Betrieb der Pumpe, um den Leerlauf sicherzustellen. Sobald der Fahrer das Gaspedal betätigt, dreht sich der Kolben ein wenig. Die Kerbe in diesem Teil wird erhöht, daher wird die Kraftstoffmenge in einem größeren Volumen zugeführt.
So funktioniert die häufigste Kolbenmodifikation. Heutzutage gibt es jedoch viele Modelle, die die Dosierung auf leicht unterschiedliche Weise bereitstellen (häufig durch die Elektronik der Maschine geregelt). Die Kolbenschieber selbst werden durch die Drehung der Kurbelwelle angetrieben.
Wenn der Kolben durch den Einlass der Buchse abfällt, bewegt sich der Kraftstoff aufgrund des in ihm gebildeten Vakuums in den freien Hohlraum des Raums über dem Kolben. Sobald der Kolben ansteigt, wird die Laufbuchsenbohrung durch den Kolbenkörper verschlossen, und der Kraftstoff drückt auf das Ventil und öffnet es. Als nächstes tritt der Kraftstoff in den Hochdrucktank ein. Wenn die Abwärtsbewegung beginnt, schließt das Ventil und im Hohlraum des Kolbenpaars wird ein Vakuum (oder Vakuum) gebildet. Der Zyklus wiederholt sich.
Druckventile
Jede Hochdruckkraftstoffpumpe ist mit Druckventilen ausgestattet, mit denen der Teil der Leitung, in dem der Kraftstoff ruht, von dem Teil abgesperrt wird, in dem der Diesel bereits unter Druck steht. Außerdem werden Ventile benötigt, um den statischen Druck im System aufrechtzuerhalten (während der Motor läuft, pumpt die Pumpe weiterhin Dieselkraftstoff in den Tank) - sie leiten den Überschuss zurück in den Kraftstofftank.
Es gibt verschiedene Arten von Auslassventilen, die in Kolbenpumpen verwendet werden. Hier sind ihre Besonderheiten.
Ventil mit konstantem Volumen ohne Rückflussbegrenzung
Die Konstruktion dieses Ventils umfasst einen Retraktorkolben (Teil der Ventilkonstruktion). Wenn der Kolben angehoben wird, wird der Spiralschlitz durch den Buchsenkörper geschlossen, das Auslassventil wird geschlossen. Der Kolben bewegt sich in die Stangenhülsenführung.
In diesem Moment wird der Teil der Leitung abgeschnitten, in dem sich aus dem Überkolbenhohlraum ein hoher Druck bildet. Aufgrund dessen steigt das Kraftstoffvolumen im Hochdruckbehälter unwesentlich an - nur um die Menge, die durch den Rückzugskolben in den Hohlraum des Kolbenhubs gelangt ist.
Ventil mit festem Volumen und Rückflussbegrenzung
Wenn der Kraftstoff durch die Düse zerstäubt wird, wird nach dem Schließen der Nadel ein Rücklaufdruck in der Leitung erzeugt. Dieser Effekt kann zu Verschleiß an einigen Ventilen selbst führen. Aus diesem Grund verwenden einige Pumpenmodelle ein Rückflussbegrenzungsventil. Es wirkt als Dämpfer, um zu verhindern, dass Gegendruck auf die Ventile wirkt.
Die Vorrichtung eines solchen Auslassventils umfasst die folgenden Elemente:
- Der Ventilkörper ist mit einem Gewinde versehen (er ist in die Pumpenstruktur eingeschraubt).
- Eine Feder, die als Dämpfungselement dient und eine negative Auswirkung auf das Dämpferblatt selbst verhindert.
- Platte - schneidet den Hochdruckhohlraum vom Hohlraum über dem Kolbenraum ab;
- Der Halter, an dem die Ventilplatte anliegt (hat eine hohle Struktur - der Druckkolben tritt in den Hohlraum ein).
Oft werden diese Ventile als zusätzlicher Mechanismus verwendet, um den Betrieb des Rückschlagventils zu erleichtern.
Konstantdruckventil
Zusätzlich zu den Hauptelementen des Ventils umfasst die Vorrichtung dieses Mechanismus auch eine Kugel und einen Drosselkanal. Diese Ventile können Kraftstoffdrücke von mehr als 800 bar liefern.
Das Design umfasst zwei Mini-Ventile - Druck und Stabilisierung. Das erste Element liefert Kraftstoff und das zweite hält den erzeugten Druck aufrecht. Diese Funktion ermöglicht es, einen statischen Druck zwischen den Einspritzphasen aufrechtzuerhalten.
Die Ventilmodifikation hängt von den Parametern des Motors im Auto ab. Einige Ventile werden nicht von Mechanikern ausgelöst, sondern von einem Signal, das von einem elektronischen Steuergerät kommt.
Umfang und Funktionszweck
Grundsätzlich wird ein Plungerpaar in Hochdruckkraftstoffpumpen von Dieselaggregaten verwendet, aber es gibt auch Modifikationen von Benzin-ICEs, die einen hohen Benzindruck erfordern (z. B. bei Motoren mit Direkteinspritzung), der ebenfalls von einem Plunger bereitgestellt wird Paar.
In diesem Fall erfüllt das Kolbenpaar folgende Funktionen:
- Bietet Hochdruck-Kraftstoffversorgung, unabhängig von der Art des Kraftstoffsystems;
- In einigen Kraftstoffsystemen dosiert dieser Mechanismus automatisch die richtige Kraftstoffmenge für den Betrieb der Einspritzdüsen;
- Aufgrund der Konstruktionsmerkmale von Kolben und Hülse ändert sich die Art der Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzdüsen.
Damit das Kolbenpaar all diese Aufgaben erfüllen kann, wird es mit verschiedenen zusätzlichen Mechanismen verwendet, die eine Automatisierung und Steuerung der Kraftstoffzufuhr ermöglichen. Die Schlüsselbaugruppe der Hochdruck-Kraftstoffpumpe erzeugt den erforderlichen Druck (dieser Mechanismus ermöglicht aufgrund der Konstruktionsmerkmale einen so hohen Druck, dass keine andere Pumpe dieser Größe damit umgehen kann), und andere Elemente des Systems sind für die Verteilung verantwortlich und Aufrechterhalten des erforderlichen Drucks im Kreislauf.
Da ein selbst kleines Kolbenpaar einen unglaublichen Druck erzeugen kann, werden solche Einheiten nicht nur in Dieselmotoren eingesetzt. Beispielsweise kann eine solche Anordnung in Pumpen, hydraulischen Maschinen und anderen Mechanismen gefunden werden, die einen hohen Druck erzeugen und eine hohe Zuverlässigkeit der Anordnung erfordern.
Merkmale des Betriebs der Kolbenpaare der Kraftstoffpumpe
Es gibt keine besonderen Schritte zur Wartung des Kolbenpaars der Kraftstoffpumpe. Der Autobesitzer kann jedoch etwas tun, damit der Mechanismus so lange wie möglich funktioniert.
Zunächst ist zu berücksichtigen, dass ein Dieselmotor mit einem speziellen Kraftstoff betrieben wird, der eine große Anzahl mikroskopischer Partikel enthalten kann. Wenn Sie minderwertigen Dieselkraftstoff verwenden, kann sich der Abstand zwischen dem Kolben und der Buchse aufgrund des Gehalts an Schleifpartikeln, Wasser und anderen Verunreinigungen im Dieselkraftstoff vergrößern.
Aus diesem Grund kann ein Autobesitzer nur die Qualität des Kraftstoffs überwachen, Kondensation in der Leitung verhindern und den Filter rechtzeitig wechseln.
Auf den ersten Blick scheint das Vorhandensein von Wassertropfen in Dieselkraftstoff nicht so kritisch zu sein, aber aus diesem Grund kollabiert der Kraftstofffilm im Spalt des Kolbenpaars und der Mechanismus kann keinen geeigneten Druck erzeugen. Dieselöl schmiert auch die Oberflächen von Teilen, verhindert Reibung im trockenen Zustand und schützt das Gerät vor Überhitzung.
Wenn der Kraftstofffilter nicht rechtzeitig gewechselt wird, kann sein Element platzen. Aus diesem Grund wird schmutziger Kraftstoff durch die Pumpe gepumpt, in dem möglicherweise kleine Partikel vorhanden sind. In diesem Fall besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit eines Pumpenausfalls, da sich das Kolbenpaar einfach verklemmt.
So bestimmen Sie die Fehlfunktion der Kolbenpaare selbst
Die Stabilität des Maschinenaggregats hängt von der korrekten Funktion des Kolbenpaars ab. Da dieser Mechanismus das Hauptelement der Hochdruckpumpe ist, führt seine Fehlfunktion entweder zu einem instabilen Betrieb der Pumpe oder sogar zu ihrem Ausfall.
Um den Wirkungsgrad der Pumpe zu überprüfen, müssen Sie sie diagnostizieren. Die meisten Reparaturwerkstätten verfügen hierfür über eine spezielle Ausrüstung. Damit können Sie genau feststellen, um welche Störung es sich handelt - und sogar den Zustand des Kolbenpaars bestimmen. Nach den Ergebnissen der Diagnostik bieten Spezialisten entsprechende Reparaturen an. Wenn der Kolben außer Betrieb ist, muss das gesamte Kit ersetzt werden.
Symptome
Die Tatsache, dass Probleme mit dem Kolbenpaar aufgetreten sind, wird durch die "Symptome" belegt, die für einen Ausfall der Kraftstoffpumpe charakteristisch sind. Unter ihnen:
- Schwieriger Start des Geräts;
- Instabile Motorleerlaufdrehzahl;
- Motortriplett;
- Ein starker Verlust der Leistung des Verbrennungsmotors;
- Während des Motorbetriebs sind Fremdgeräusche deutlich zu hören.
- Erhöhte "Völlerei" des Motors.
Eine ergänzende Überprüfung untersucht den Unterschied zwischen einem Kalt- und einem Heißkolbentest:
Um sicherzustellen, dass der Kolben defekt ist, sollte die Diagnose nicht verkürzt werden. Nur Spezialisten, die spezielle Geräte verwenden, können die Fehlfunktion genau bestimmen. Dank dessen sind die Reparaturkosten gerechtfertigt - Sie müssen keine Teile wechseln, die lange funktionieren.
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Dieses Video zeigt, wie ein Kolbenpaar wiederhergestellt wird:
Fragen und Antworten:
Was macht ein Kolbenpaar? Das Kolbenpaar wird in Hochdruck-Kraftstoffpumpen verwendet. Dieses Gerät liefert den höchsten Druck für eine effiziente Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern.
Was sind Kolbenbaugruppen? Dies ist das Hauptelement von Einspritzpumpen, die in Dieselmotoren weit verbreitet sind. Es zeichnet sich durch seine beeindruckende Einfachheit im Design, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit aus.
Was ist im Kolbenpaar enthalten? Das Paar besteht aus einem Kolben, der sich in einer dickwandigen Buchse (Zylinder) befindet. Zwischen ihnen ist ein Mindestabstand vorhanden, um einen freien Kolbenweg zu gewährleisten.
