Принцип работы бензобака автомобиля
Назначение, устройство и объем топливного бака автомобиля
Объем топливного бака современного автомобиля, как правило, позволяет преодолеть не менее пятисот километров. При этом неважно, что используется в качестве горючего – бензин, дизтопливо или сжиженный газ. Так что же представляет собой этот важный элемент топливной системы?
Топливный бак – это емкость для безопасного хранения горючего определенного вида, предотвращения его утечки и выбросов вследствие испарения. Устанавливается он в наиболее защищенном месте. Так, на легковых машинах его, как правило, размещают под задним сидением, поскольку эта зона наименее подвержена деформации при ударе сзади.
На грузовиках бак или баки располагают вдоль бортов между передними и задними колесами. Это обусловлено тем, что большинство ударов в случае ДТП, так или иначе приходится в лоб, и шансы, что кто-нибудь влетит в борт, и уж тем более в топливный бак, довольно малы. Кроме того, они работают на дизельном топливе, которое, в отличие от бензина, не детонирует.
К кузову или раме автомобиля бак крепится ленточными хомутами. Чтобы обеспечить ему дополнительную защиту от повреждений, нижняя часть может быть закрыта металлическим листом. Чтобы избежать нагрева бака и его содержимого от частей выхлопной системы, применяются теплоизоляционные прокладки.
Из какого материала изготавливается топливный бак
Для изготовления баков применяется три материала: сталь, алюминий и пластик (высокоплотный полиэтилен). Последний наиболее часто используется в производстве легковых автомобилей.
Пластик удобен тем, что позволяет наилучшим образом использовать установочное пространство и изготовить емкость любой формы, а значит, получить максимальную вместимость топливного бака. Основное достоинство данного материала в том, что ему не страшна коррозия. Однако на молекулярном уровне пластик проницаем для углеводородов. Чтобы не допустить микроутечек, баки делают многослойными, а внутреннюю поверхность в некоторых конструкциях покрывают фтором.
Металлические баки сваривают из штампованных листов. Для хранения дизельного топлива или бензина применяется алюминий, для газа – сталь.
Устройство топливного бака
Баки для разных моделей автомобилей имеют разное строение. Причиной этому стремление инженеров наилучшим образом использовать доступное пространство для установки. Причем, конструкция топливного бака может различаться даже у одной модели. Это зависит от типа кузова и двигателя, также на нее может влиять устройство системы впрыска и топливной системы, климатическое исполнение.
Для заправки бака используется заливная горловина. Это единственная его часть, которую можно увидеть снаружи легкового автомобиля. Располагается горловина справа или слева над задним крылом. Принципиального значения это не имеет, дело лишь в привычке. Правда, некоторым рассеянным водителям лучше, чтобы она находилась с той же стороны, что и водительская дверца, это позволит свести к минимуму риск покинуть заправку с топливным пистолетом в баке.
Заливная горловина соединена с баком трубопроводом. Его сечение обеспечивает пропускную способность до 50 литров в минуту. Закрывается горловина топливного бака крышкой на резьбе, а снаружи все скрывает лючок, который может открываться из салона при помощи механического или электрического привода или вручную, если на нем нет замка.
В систему питания горючее попадает через заборник, соединенный с выходным топливопроводом, излишки топлива попадают обратно через сливной топливопровод. Заборник закрывается сеткой, предназначенной для грубой механической очистки горючего. У дизельных автомобилей заборник может быть оснащен системой подогрева топлива. Многие владельцы дизелей, меняют самостоятельно штатный заборник на подогреваемый, или приобретают подогревающие насадки.
В емкость топливного бака автомобиля с бензиновым мотором, помещается электрический топливный насос, нагнетающий давление горючего в системе. Уровень топлива в баке контролируется при помощи датчика, объединенного с насосом в одно устройство. Датчик состоит из поплавка и потенциометра. При изменении уровня топлива поплавок поднимается или опускается, вызывая изменение сопротивления потенциометра. В результате меняется напряжение в цепи, и стрелка на приборной панели меняет свое положение. Если топливный бак имеет сложную конструкцию или большой объем, в нем могут быть установлены два датчика, работающих параллельно.
Для нормального снабжения двигателя топливом, в баке необходимо постоянно поддерживать атмосферное давление. С этой функцией справляется система вентиляции. Она нейтрализует разрежение, возникающее при выработке горючего (для этого служит клапан вентиляции топливного бака), помогает удалить лишний воздух, попадающий внутрь во время заправки, и не позволяет чрезмерно подняться давлению в баке из-за нагрева горючего.
Устройство и работа системы вентиляции топливного бака
Из-за разрежения емкость может деформироваться, в результате:
Существует также вероятность повредить заборник или топливный насос. При чрезмерном давлении емкость может попросту разорваться.
Современные автомобили оснащаются системой вентиляции замкнутого типа. Иными словами, бак не имеет непосредственного контакта с атмосферой. Несмотря на то, что устройство данной системы на разных машинах отличается, у них есть ряд общих элементов.
С разрежением борется клапан вентиляции топливного бака. По сути это обычный обратный клапан, открывающийся в тот момент, когда разрежение в баке достигает определенного значения. После его открытия внутреннее давление выравнивается с атмосферным.
Пары топлива во время заправки удаляются при помощи системы улавливания паров через вентиляционный трубопровод, после этого они попадают в адсорбер, где конденсируются. Когда емкость адсорбера заполнится, включается система его продувки, и горючее попадает во впускной коллектор и смешивается с рабочей смесью. Аналогичным образом стравливается давление, возрастающее при нагреве топливного бака.
Наконец, система вентиляции оснащается гравитационным клапаном, это устройство предотвращает разлив топлива в случае, если автомобиль перевернется.
Уход за топливным баком
Данный вопрос актуален для автомобилей с большим пробегом. Поскольку качество горючего у нас оставляет желать много лучшего, то помимо порции углеводородов внутрь попадают примеси, оседающие на стенках. И других поверхностях. По мере накопления они начинают отслаиваться и забивать сетку фильтра грубой очистки топлива. В результате горючее перестает проходить через заборник.
Решить проблему поможет чистка топливного бака. Не стоит поддаваться рекламе, предлагающей купить чудо-присадку, которую стоит только залить в бак, и грязь сама рассосется. Такой метод хорош в качестве профилактики, например, раз в 10000 км можно заливать подобное средство, и оно действительно поможет удалить отложения не только из бака, но и из всего топливопровода без ущерба для машины. Если же бак никогда прежде не чистился, то использование присадки только усугубит проблему.
» alt=»»>
В этом случае потребуется снять бак с машины и полностью его промыть с использованием специальной химии.
Как устроен топливный бак, его виды и функции
Для хранения топлива, подаваемого в двигатель, в конструкции каждого автомобиля предусмотрен специальный резервуар — топливный бак. Он представляет собой герметичную емкость и, в зависимости от особенностей модели машины, может отличаться формой, материалом изготовления и объемом. В практике автомобилестроения топливный бак используется для жидких видов топлива (бензин, дизель) и газа.
Устройство топливного бака автомобиля
Топливный бак обычно имеет такую емкость, которая обеспечивает около 500 км автономного пробега без дозаправки. Баки бывают разными по форме и вместительности для конкретной модели автомобиля. Топливный бак надежно изолируют от внешней атмосферы. Вентиляция внутри бака осуществляется особой системой для улавливания паров бензина. Конструкция топливного бака предотвращает утечки топлива и ограничивает выбросы в результате испарения горючего.
Место установки и изоляция
На легковых авто бак наиболее часто установлен перед задней осью. Таким образом, он находится под задним пассажирским сиденьем. Главной задачей становится расположение бака вне зоны деформации кузова при сильном ударе в заднюю часть. Нижняя часть бака дополнительно закрыта металлической защитой от наружных повреждений. Топливный бак также защищают от нагрева путем его изоляции от элементов системы выпуска. Для этого используют теплоизолирующие прокладки.
Материалы для изготовления
Баки для топлива бывают стальными или алюминиевыми, а также их изготавливают из пластмассы. Баки из металла получают путем сварки из штампованного листа. Алюминий отлично подходит для хранения бензина и дизельного топлива, стальные баки применяются для хранения газа.
Пластмассовые баки сегодня наиболее распространены, так как в процессе их изготовления простота формовки делает возможным получить любую форму и объем, они не подвержены коррозии. Пластиковые баки изготавливают из нескольких слоев для защиты от утечек топлива. Изнутри топливный бак покрывают фтором, который служит дополнительной защитой от протечки.
Приведенное ниже видео в первой своей части позволяет наглядно ознакомиться с местом установки и способом крепления топливного бака в обычном гражданском автомобиле.
Заливная горловина
Заправка топливного бака предусмотрена через заливную горловину. Данный элемент расположен над задним крылом в левой или правой части кузова автомобиля. Эксперты считают более удобным расположение заливной горловины в левой части. По их мнению горловина, расположенная за водителем, снижает шансы непреднамеренного начала движения и отрыва заправочного пистолета после заправки на АЗС.
Горловина соединяется с баком при помощи трубопровода. За скорость заправки бака отвечает сечение заливной горловины и трубопровода. Данные элементы должны обеспечивать показатель около 50-и литров в минуту. Закрывается горловина запорной винтовой крышкой. Дополнительно встречается такая схема, при которой запор горловины отсутствует.
Доступ к горловине ограничен лючком бензобака, который имеет замок. На современных авто лючок открывается из салона. Конструктивно может быть применен как электрический привод с использованием электродвигателя, так и механический способ открытия при помощи троса.
Топливопроводы
Для подачи топлива в систему питания двигателя к баку подсоединен выходной топливопровод. Излишки топлива, неизрасходованные форсунками, поступают обратно в бак по сливному топливопроводу. В современных транспортных средствах на бензине прямо в бензобаке установлен топливный насос. Конструктивно в кузове предусмотрен доступ к такому насосу. Технологическое окошко в подавляющем большинстве случаев реализовано под задним пассажирским диваном.
Датчик контроля уровня топлива в баке
Для бензиновых агрегатов такой датчик представляет собой единое целое с корпусом топливного насоса. Для дизельных ДВС указанный датчик устанавливают отдельно. Устройство датчика включает в себя два элемента: поплавок и потенциометр.
Если уровень топлива понизится, то и поплавок опустится ниже. Одновременно с этим изменится сопротивление потенциометра, который связан с поплавком. Все это приведет к уменьшению напряжения в электроцепи, а стрелка указателя уровня топлива на приборной панели отобразит изменения.
Топливный бак как наиболее значимая деталь конструктивного типа системы ДВС
Главным назначением топливного бака считается сбережение топлива для транспортного средства, и не важно, какого именно, будь-то дизтопливо, бензин или же др. Но хранение топлива — не единственная функция рассматриваемого устройства. Также к функциям топливного бака относится:
Чаще всего в легковом транспорте бак устанавливают под сидением, которое находится сзади. Понятно, что место для расположения топливного бака выбрано было совершенно не случайно, потому что именно под задним сиденьем самое безопасное место для такого устройства как бак для топлива. При ударе сзади, это место пострадает меньше всего и вероятность, что бак будет поврежден минимальная. Чтобы бак был укреплен и не имел возможности двигаться, обычно его закрепляют хомутами специального назначения, их еще называют ленточные хомуты. Существуют также модели транспортных средств, в которых дно бака защищено не только крепежными хомутами, но и пластиной из металла.
Для того чтобы защитить бак для топлива от перегрева, в обязательном порядке необходимо пускать в ход прокладки теплоизоляционного типа. Перегрев может случиться из-за трения между трубой выхлопного назначения и топливным баком.
Особенности расположения бака в автомобиле
Топливный бак на автомобиле
Для каждой категории автомобилей разрабатываются оптимальные конфигурации топливных баков, а также выбирается наиболее рациональное месторасположение емкости в общей конструкции. Так, например, в легковых авто бак находится в задней части под сиденьем (перед задней осью), поскольку при столкновении эта зона является наиболее защищенной.
В грузовых автомобилях баки для топлива (один или несколько) чаще всего устанавливаются между передними и задними осями по бокам рамы. Это обусловлено тем, что для этой категории авто наиболее распространены аварии с лобовым столкновением. Если автомобиль был подвергнут «тюнингу», его топливный бак может быть перемещен в произвольное место, но в ряде случаев это может грозить владельцу штрафом.
Поскольку резервуар для топлива зачастую находится рядом с системой выпуска, для предотвращения его нагрева используются специальные теплоизолирующие экраны.
МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВНОГО БАКА
Есть при разновидности материалов, применяемых при изготовлении топливных баков:
Пластик применяется специальный – высокопрочный полиэтилен. Как правило, его используют в производстве резервуаров для применения в легковых моделях автомобилей.
Пластик имеет определенные преимущества по сравнению с металлом. Наиболее значимое – это небольшая масса. И чем больший объем резервуара, тем более явным оно становится. Кроме того, пластик позволяет наиболее эффективно использовать установочное пространство. В отличие от применения металла, из полиэтилена достаточно просто изготовить емкость любой формы, изделие не требует применение соединительных швов и спаек. При этом резервуар будет максимально вместителен. Следует также отметить тот факт, что пластик не подвержен коррозии, что тоже очень важно.
Тем не менее, пластиковые емкости для горючего, применяемые в топливной системе автомобилей, имеют и один существенный недостаток – проницаемость углеводородов на молекулярном уровне. Потому такие баки в последнее время делаются многослойными.
Металлические баки для горючего свариваются из штампованных листов сплава. При этом для дизельных и бензиновых автомобилей применяется алюминий. Для газовых – высокопрочная сталь. Алюминиевые топливные баки имеют высокие показатели прочности, высокую износостойкость, так как данный материал, так же, как и пластик, не подвержен коррозии. 
Материал для производства топливного бака
Процесс создания топливного бака со времён первого появления автомобиля сильно изменился за счёт использования новых материалов.
Современные топливные баки по виду применяемого материала различаются:
Топливный бак из металла
Для его производства используется штампованная сталь надёжная и прочная. Металлический бак отличает высокий уровень прочности и стойкости к износу. К недостаткам этого вида бака можно отнести: подверженность коррозии, образование конденсата и конструктивные ограничения.
Пластиковый топливный бак
Он производится с использованием специального прочного пластикового материала. Изделия подобного типа можно выполнить любой формы и конфигурации. Пластиковый материал устойчив к появлению коррозии, повреждениям и царапинам. Для надёжности пластиковый бак состоит из нескольких слоёв.
Виды топливных емкостей и материалы изготовления
Основным требованием, предъявляемым к бакам для топлива, является высокая герметичность емкости, которая позволяет предотвратить протекание горючего (или его испарений) в окружающую среду. Это обеспечивает безопасность эксплуатации и экономичность расхода топлива в целом.
Стальной топливный бак
Для изготовления бензобаков используются следующие виды материалов:
Достаточное количество резерва топлива обеспечивает бесперебойность работы двигателя и более длительный интервал автономной поездки. Современные стандарты автомобилестроения предусматривают такой объем емкости, который позволял бы перемещаться без дозаправки на расстояния минимум 400 км. С другой стороны, если бак слишком большой — это повышает вес машины и усложняет ее конструкцию.
Объем топливного бака условно можно разделить на номинальный (указанный в документации к автомобилю) и реальный (при заливке под горловину). Фактическая емкость топливных баков, в зависимости от модели, может быть больше номинальной на величину от 2 до 17 литров. Объем бензобака для легковых авто, в среднем, колеблется от 50 до 70 литров. Некоторые особо мощные модели имеют объем бака до 80 литров, а малолитражные машины оснащаются резервуарами объемом всего 30 литров. Грузовые авто могут иметь резерв топлива от 170 до 500 литров.
В авиации
Схема расположения топливных баков современного пассажирского лайнера
В качестве горючего в турбореактивных и турбовинтовых двигателях самолётов и вертолётов обычно применяют авиакеросин с различными присадками. В легкомоторной авиации с поршневыми двигателями используется высокооктановый бензин.
В современных летательных аппаратах широко применяются кессон-баки, представляющие собой герметичные полости в крыле, киле или стабилизаторе и мягкие резиновые баки. Иногда применяются довольно сложные конструкции под названием — бак-отсек, выполняющие роль силовых элементов, отсеков для оборудования и одновременно являющиеся ёмкостями для топлива.
Топливная система большого воздушного судна обычно состоит из групп баков, со встроенными погружными топливными насосами. Все баки соединяются между собой системой трубопроводов с электрическими кранами, обеспечивающими тот или иной порядок расхода топлива. Так как для самолёта критически важен уровень центровки, то топливо вырабатывается по заданной программе, поддерживая полётную центровку самолёта в заданных пределах. Обычно топливо подаётся к двигателям в течение всего полёта из расходных баков, а топливо из остальных баков перекачивается в расходные баки, в соответствии с программой расхода топлива. Кроме этого, манёвренные самолёты в топливной системе имеют специальный бак (или полость в баке), предназначенный для питания двигателей при отрицательной продольной перегрузке (при выполнении фигур пилотажа). Также все топливные баки самолёта имеют систему дренажа и наддува.
Заправка топливом может выполняться вручную с помощью раздаточного пистолета через верхние заливные горловины баков, или через горловину централизованной заправки под давлением. В первом случае топливо заливается в строгой очерёдности, чтобы не нарушалась центровка самолёта и самолёт просто не упал на хвост. При централизованной заправке топливо подаётся под давлением от аэродромного топливозаправщика (ТЗ) или от стационарной централизованной системы заправки (ЦЗТ) под давлением через заливную горловину и автоматически (по программе) распределяется по бакам. Для этой цели на борту ВС устанавливаются различные электронные системы заправки, измерения, расхода и центровки.
Пистолетная заправка в настоящее время осталась только на небольших самолётах и вертолётах. В основном применяется централизованная система заправки.
Дополнительный топливный бак в грузовой кабине вертолёта Ми-14
Пистолетная заправка топливом вертолёта Ми-17 американским техником в Афганистане. Два топливных бака этого вертолёта расположены снаружи фюзеляжа по бортам
Часть аппаратов военного назначения имеют возможности дозаправки топливом в полёте, с целью которой устанавливаются топливоприёмники различной конструкции. Топливо при воздушной дозаправке распределяется по бакам также, как и при наземной заправке.
Все баки в самолёте имеют сливные горловины. После каждой заправки топливом в обязательном порядке из каждого бака выполняется так называемый слив отстоя — некоторого количества топлива из нижней части бака, для проверки на наличие воды и механических примесей (которых, естественно, быть не должно).
Для аварийного слива топлива из баков в полёте предусматриваются различные системы. Топливо сливается для облегчения самолёта перед вынужденной (аварийной) посадкой, если она становится необходимой вскоре после взлёта, поскольку максимальный допустимый посадочный вес (в соответствии с требованиями к прочности конструкции планера) обычно несколько меньше взлётного веса самолёта.
Для повышения дальности полёта на военных самолётах иногда применяются подвесные (сбрасываемые в полёте после выработки из них топлива) топливные баки обтекаемой формы, расположенные на внешней подвеске. Иногда при перегонке машины применяются дополнительные баки, установленные в грузоотсеке вместо штатного ракетно-бомбового вооружения самолёта.
Безопасность
В военной авиации со Второй мировой войны применяются протектирование бензобаков.
Военные самолёты (иногда и пассажирские) имеют систему заполнения баков нейтральным газом — газообразным азотом или углекислотой, по мере выработки топлива, что предотвращает взрывы и пожары на борту при механических повреждениях (или при попадании в топливные баки снарядов). В поршневой авиации времён Второй мировой войны для этой цели использовали охлаждённые выхлопные газы, забираемые из выхлопного коллектора мотора.
Конструкция и принцип работы топливного бака
Подача топлива в бак осуществляется через горловину, расположенную над задним крылом (слева или справа). Левое расположение горловины наиболее удобно, но почему-то большинство машин оборудованы горловиной с правой стороны.
Заливная горловина соединяется с баком при помощи трубы, которая называется топливопроводом. Для закрытия горловины чаще всего применяется крышка винтового типа.
На некоторых моделях автомобилей компании Ford горловина для залива топлива не имеет защитной крышки (система Easyfuel), но при этом оснащается специальным люком с замком, который открывается при помощи электродвигателя и привода при вставке в горловину заправочного пистолета.
В топливную систему подача топлива осуществляется по выходному топливопроводу, при этом избыток топлива возвращается в бак через сливной топливопровод.
Бензиновые ДВС оснащены топливными баками с электрическим насосом для подачи топлива.
За контроль над уровнем топлива в баке отвечает специальный датчик, который так и называется: датчик уровня топлива. В бензиновых ДВС он соединен с топливным насосом, в дизелях – монтируется как самостоятельный элемент.
В баках, имеющих простую конструкцию предусмотрена установка только одного датчика контроля, в баках, имеющих сложную, многокамерную конфигурации таких датчиков может быть два.
Обеспечить постоянное давление воздуха внутри топливного бака позволяет вентиляционная система топливного бака.
Низкое давление способно привести к деформации бака и прекращению подачи топлива. Высокое давление грозит разрывом топливного бака. Поэтому так важно соблюдать оптимальное давление внутри бака для предотвращения серьезных поломок.
В современных баках применяется закрытая вентиляционная система, при которой бак не взаимодействует с входящим воздухом.
Для того чтобы избежать разряжения воздуха внутри бака устанавливается предохранительный клапан, который располагается на крышке горловины для подачи топлива. Основным назначением этого клапана является разрешение подачи воздуха в одном направлении и предотвращение его движения в обратном направлении.
Избыточное количество паров, возникающих при подаче топлива в бак, выводится по трубопроводу вентиляционной системы, который располагается параллельно с трубопроводом по которому топливо заливается в бак.
Трубопровод для вывода топливных паров оснащен специальной компенсационной емкостью. Здесь же находится и клапан гравитационного типа, который предназначен для предотвращения разлива топлива из топливного бака в случае опрокидывания автомобиля.
Вывод паров при нагреве топлива из бака осуществляется при помощи системы вывода паров бензина. Подобная система является составляющей частью вентиляционной системы топливного бака, которая на основании датчиков температуры и давления улавливает пары бензина и выводит их из бака.
Уход за топливным баком
Данный вопрос актуален для автомобилей с большим пробегом. Поскольку качество горючего у нас оставляет желать много лучшего, то помимо порции углеводородов внутрь попадают примеси, оседающие на стенках. И других поверхностях. По мере накопления они начинают отслаиваться и забивать сетку фильтра грубой очистки топлива. В результате горючее перестает проходить через заборник.
ПРОМЫВКА ТОПЛИВНОГО БАКА
Из всего сказанного выше можно сделать вывод о том, что топливный бак – это такая же важная деталь автомобиля, несмотря на кажущуюся простоту его устройства. Потому он требует определенного обслуживания, отсутствие которого может значительно навредить всем остальным системам авто.
К сожалению, не все знаю, что примерно раз в год нужно осуществлять такую операцию, как промывка топливного бака. Осуществить ее можно следующим образом:
Если в слитом горючем находится много грязи и осадков, проделать данную процедуру нужно несколько раз, пока бензин или соляра, слитые из системы, не будут абсолютно чистыми. Данный процесс помогает избавиться от слоя отработанного материала, который возникает на стенках бака в любом случае, независимо от качества применяемого топлива. Кроме того, важно удалить скопившиеся в резервуаре газы. Если вы решили промыть топливную систему, можно заодно проверить и состояние топливного насоса. При необходимости – его тоже следует заменить.