• Сегодня: Четверг, Ноябрь 23, 2017

 

Технологии   12 июля 2015    1 450

Путешествие бензина от бака до мотора

Путешествие бензина от бака до мотора

Электромобили в наши дни наступают на пятки обычным машинам и уверенно теснят их по всем фронтам, кроме одного – возможности запасти энергию для длительной автономной поездки.

Увы, даже лучшие электромобили не обладают большим запасом хода, а по соотношению объема источника энергии к пройденному пути и вовсе далеко отстают. В обычном 60-литровом баке автомобиля плещется запас энергии, которого хватит почти на полтысячи километров. И этот ресурс можно легко удвоить при помощи пары обычных канистр.

Между прочим, по запасу энергии в единице объема привычное нам дизельное топливо уступает разве что топливу атомных силовых установок.

 

 

Рама Ford F-150 (2009 год).  Огромный бензобак не стали располагать
в заднем свесе, а, приблизив его к центру масс,
установили рядом с карданом

 

ОТ БОЧКИ К ИНТЕГРАЛУ
Простейший топливный бак сегодня можно увидеть на тяжелых грузовиках. Это емкость простой формы, сверху – заправочная горловина и топливозаборник с измерителем уровня. Примерно такие же используют на подготовленных внедорожниках. Не мудрствуя лукаво, варят из нержавейки бак по размерам заднего свеса или багажника. Все так просто? Не совсем!

Чтобы топливо не плескалось при разгонах-торможениях и не раскачивало автомобиль, внутри бака делают несколько «переборок» – перегородок с маленькими отверстиями. Кроме того, надо как-то так устроить забор, чтобы при любых кренах топливо попадало в заборник. Для этого устанавливают так называемый «стакан» по центру днища бака. Попадающее в него горючее не выливается обратно в бак даже при очень больших кренах (что на бездорожье не редкость) и способно некоторое время питать мотор.

 

 

Разрез электрического бензонасоса.
Стандартный электробензонасос производства компании Bosch работает
при 7000 об/мин и выдает давление топлива в 5,4 атм.
для питания топливных форсунок впрыска

 

Но прямоугольные баки хороши в ситуации, когда места в избытке. А что делать, когда желаемый запас топлива нужно разместить в скромном пространстве компактного городского кроссовера? Понятно, что объемистый параллелепипед упрятать, например, в нутро Nissan Juke просто некуда. Вот тут начинается творчество, достойное отдельного рассказа.

Большинство сегодняшних автомобильных топливных баков делают из пластмассы. И поскольку пластику легко придать любую форму, инженеры «впихивают» баки везде, где только можно, и при этом широко используют системы из сразу нескольких небольших бачков сложной формы, соединенных трубками.

К примеру, у Audi Allroad два симметричных бака расположены под задними сиденьями, и каждый состоит из двух бачков, соединенных тонкой трубкой. Вид этих емкостей наталкивает на ассоциации с внутренностями животных, столь они непривычны по форме и сложны по задумке.

 

 

Топливный бак.  В самом простом случае это две штампованные
половинки, сваренные герметичным швом

 


КАЧАТЬ – НЕ ПЕРЕКАЧАТЬ

Но еще сложнее выглядят системы, позволяющие непрерывно и одновременно расходовать топливо из нескольких баков. Все мы отлично помним внедорожники «УАЗ», в которых два бака соединялись простейшим краном с флажком. Удачная и крайне простая схема. Но не ставить же подобный кран под сиденьем какого-нибудь Mercedes GL! И вот между хранилищами топлива пролегли системы перекачки. Чтобы обойтись без дополнительного перекачивающего электронасоса, придумали использовать энергию той части топлива, которая сливается в бак из обратной магистрали. Обычный насос всегда качает топлива значительно больше, чем может «съесть» мотор – так при максимальном потреблении всегда остается запас по производительности и охлаждается подающая аппаратура. На сливе в баке поставили обычный эжектор, чтобы он засасывал топливо из баков-дублеров. Получается хитрая цепная система перекачки, действующая исправно, пока «стакан» в одном из баков не опустошится. Тогда перекачка мгновенно «завоздушится» и остановится. Вот почему в инструкции к любому современному автомобилю вы найдете предупреждение о вреде езды с почти пустым баком. К тому же низкий уровень топлива ведет к банальному перегреву насоса.

 

 

Топливный фильтр.  Гарантия чистого топлива – прецизионное изготовление
фильтровальной бумаги со строго
рассчитанными микроотверстиями

 

БЕНЗИНОВО-ДИЗЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ
Представьте себе, любой топливный насос охлаждается топливом, которое он перекачивает. Ручеек горючего непрерывно течет через его электромотор и омывает обмотки и коллектор, унося дальше в фильтр стертый графит щеток. Искрение на щетках не приводит к возгоранию – внутри бака практически нет кислорода.

Оставшись без спасительного потока, электромотор насоса очень быстро нагревается и выходит из строя. Опытный водитель без труда определит состояние топливного насоса по его звуку. Исправный почти не слышен. Если насос начал «разговаривать», меняя тембр и громкость работы, – он при смерти, жди отказ! У многих автомобилей при этом загорится сигнальная лампа Check Engine – у насоса есть цепь контроля, завязанная на этот сигнал.

Особо страдают от «голодания» системы питания с высоким давлением (common rail). У этих систем в баке расположены лишь подкачивающие насосы, занятые доставкой горючего к насосу высокого давления, обычно расположенному на двигателе. Насос высокого давления, как правило, приводится от мотора механически и не любит оставаться без перекачиваемой субстанции еще и потому, что его прецизионные детали смазываются перекачиваемым топливом. Любой топливный насос высокого давления (ТНВД) крайне нежелательно оставлять без горючего.

 

 

Тюнинг-танк.  Большинство незаводских конструкций баков тяготеет
к простым формам. Прямые швы легче кроить и варить

 

ПАРЫ И АТМОСФЕРА
По мере выработки топлива свободный объем в баке должен заполниться воздухом. А что произойдет, если вы заправитесь летней ночью и автомобиль затем простоит целый день на жаре? Понятно, что при нагревании объем топлива расширится и его пары начнут выходить обратно в атмосферу. Раньше для сообщения бака с атмосферой служил простой клапан в пробке. Но сегодня экологические правила не допускают подобного варварства. Из бака под капот автомобиля идет специальная дренажная трубка, которая заканчивается массивным объемистым угольным фильтром. И только пройдя через него, испарения попадают на волю. Равно как и при остывании топлива и засасывании воздуха в бак на угольном заслоне останутся все уличные влага и пыль.

Что еще есть в системе питания двигателя? Безусловно, топливный фильтр и регулятор давления. Может быть, еще небольшой аккумулятор давления и демпфер пульсаций. В системах забора из баков дизельных машин нередко устанавливают электрический подогрев. Некоторые дизели снабжают ручной подкачкой для старта после долгой стоянки. Разумеется, присутствуют электромагнитные или пьезокерамические форсунки, электронные системы управления всем этим и различные датчики. Всего не перечислить в короткой статье. Отдавая должное техническому прогрессу, не перестаешь удивляться тому, как ездили наши предки: с примитивными бензобаками, простейшими механическими бензонасосами и одной-единственной магистралью – топливной трубкой.

 

ЗАПРАВКА – РАСХОД – ОСТАТОК
Первые сложные топливные системы появились, разумеется, в авиации. Всевозможные перекачки и многочисленные топливные насосы постепенно прижились и в автомобильной индустрии, позволяя освободить дополнительное пространство для полезной нагрузки.

 

Вслед за самолетами на автомобилях прижились и мудреные устройства подсчета залитого или потраченного топлива. Над той информацией, которую водитель читает с указателя количества топлива, работает не только привычный поплавок, но и компьютер, рассчитывающий скорость движения и нагрузку на мотор.

По этой причине на многих автомобилях необходимо выключить двигатель, чтобы при заправке увидеть объективные показания. Исходя из этих расчетов компьютер определяет остаток топлива и возможный запас хода.

Поскольку система инертна, не удивляйтесь, если после снижения скорости или нагрузки на мотор ваш компьютер закономерно увеличит запас хода. Возможны ошибки и в другую сторону, когда внезапно возросший расход буквально за пять минут «опустошит» четверть бака, зажжет лампу резерва и начнет тревожить вас напоминаниями о необходимости визита на колонку.