Конструктивные особенности топливного бака автомобиля

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.

Особенности расположения бака в 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.

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:

• Сталь – используется преимущественно в грузовых автомобилях, а также в газовых системах;
• Алюминий – применяется в автомобилях, работающих на бензине;
• Пластик – наиболее популярный материал, поскольку подходит для всех видов топлива.

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.

Конструкция современных баков для топлива

Единой формы для топливного бака автомобиля не существует. Чтобы добиться максимального объема топливных баков без ущерба их компактности, им придают сложную геометрию, которая может различаться не только в зависимости от марки и модели автомобиля, но и от комплектации конкретной машины.

В металлических емкостях сложная форма достигается благодаря штамповке листового металла и герметичным сварным соединениям. Пластиковые резервуары подвергаются формовке под воздействием высоких температур и давления.

Основные узлы бензобака

Несмотря на различную форму, конструкция большинства современных бензобаков имеет общие детали:

• Заливная горловина – имеет выход на внешнюю часть кузова и предназначена для заливки топлива. Чаще всего располагается со стороны водителя (над задним крылом кузова). В большинстве автомобилей горловина имеет специальную герметичную винтовую крышку топливного бака, предотвращающую вытекание топлива и попадание пыли. Однако некоторые современные авто не имеют такой крышки. Она заменена системой Easy Fuel – небольшим люком с электрическим приводом, открывающим и запирающим бензобак.
• Корпус или стенки (непосредственно емкость).
• Патрубок забора топлива – оснащается фильтром для предотвращения попадания загрязнений. На современных легковых автомобилях эту функцию выполняет модуль погружного топливного насоса. Он оснащается дополнительным съемным фильтром (сеткой).
• Сливное отверстие (в обычном положении закрыто пробкой) – используется при необходимости экстренно слить топливо.
• Датчик уровня топлива с поплавком – предназначен для измерения количества топлива.
• Вентиляционная трубка.

Устройство и принцип работы системы вентиляции

Особое внимание при рассмотрении конструктивных особенностей и устройства автомобильного топливного бака следует уделить системе вентиляции. Она позволяет решить сразу несколько важных задач:

• Удаление излишков воздуха, попадающего внутрь при заправке топлива.
• Поддержание давления внутри емкости на уровне атмосферного, что необходимо для нормальной работы топливной системы в целом. Поскольку резервуар максимально герметичен, в ходе отработки топлива создается разрежение, которое может привести к деформации и разрыву корпуса.
• Охлаждение бака и поддержание безопасной температуры.

Вентиляционный клапан топливного бака

Современные авто, как правило, оснащаются закрытыми системами вентиляции. Такая конструкция не имеет непосредственного выхода из топливного бака в атмосферу и оснащена целым рядом приспособлений, предназначенных для впуска воздуха и извлечения паров. Впуск воздуха осуществляется при помощи обратного клапана вентиляции топливного бака. Как только разряжение нарастает, под действием внутреннего давления пружина клапана отжимается и внутрь попадает воздух. Это происходит до тех пор, пока внутри резервуара не установится атмосферное давление.

Для удаления паров топлива из бака предусмотрен вентиляционный трубопровод (паропровод), по которому испарения попадают в адсорбер. В нем они конденсируются и скапливаются. Когда адсорбер заполняется, запускается система продувки, подающая сконденсированное топливо во впускной коллектор для последующей отработки.

Срок службы топливного бака во многом зависит от условий эксплуатации и качества топлива. Как и любой узел автомобиля, он требует соответствующего сервисного обслуживания. В первую очередь, сюда относится промывка бака и устранение загрязнений. При проведении промывки не стоит применять специальные присадки для чистки, которые могут негативно воздействовать на основные элементы топливной системы, а в отдельных случаях привести к разрушению и разгерметизации корпуса.

Топливный бак автомобиля, его назначение и конструкция

Топливный бак — ёмкость для хранения запаса жидкого горючего непосредственно на борту транспортного средства.

Конструкция ТБ, его расположение и основные узлы и системы должны соответствовать техническим условиям, требованиям правил движения, пожарной безопасности, законам об охране окружающей среды.

Любые «усовершенствования», внесённые владельцем в топливный бак или изменение места его установки, Инспекцией по безопасности дорожного движения расцениваются как «самовольное вмешательство в конструкцию транспортного средства».

Особенности расположения бака в автомобиле

По условиям пассивной безопасности, топливный бак располагается вне салона, в зоне кузова, меньше всего подвергающейся деформациям при ДТП. В автомобилях с несущим кузовом это участок в пределах колёсной базы, под задним сиденьем. При рамной конструкции ТБ монтируется там же, между продольными лонжеронами.

Один или несколько баков грузовых автомобилей располагаются по внешним сторонам рамы в колёсной базе первой и второй оси. Отчасти это объясняется тем, что процедуры испытаний грузовиков, «краш-тесты» на боковое столкновение, не производятся.

В случаях, когда в непосредственной близости от ТБ проходит система выпуска отработавших газов, устанавливаются теплозащитные экраны.

Виды топливных емкостей и материалы изготовления

Международные и российские экологические законы постоянно совершенствуются и требования их ужесточаются.

Согласно протоколу «Евро-II», отчасти действующему и на территории нашей страны, топливный бак должен быть герметичен и испарение горючего в окружающую среду не допускается.

В целях безопасности, правилами технического осмотра транспортных средств запрещается утечка топлива из баков и систем питания.

Топливные баки изготавливаются из следующих материалов:

• Сталь – используется преимущественно в грузовых автомобилях. В легковых автомобилях премиум-класса может применяться сталь с покрытием алюминием.
• Алюминиевые сплавы, применяются ограниченно из-за сложных технологий сварки;
• Пластик (полиэтилен высокого давления) – самый дешёвый материал, подходит для всех видов жидкого горючего.

Баллоны высокого давления, служащие топливным резервуаром в двигателях, работающих на газе, в данной статье не рассматриваются.

Все производители стремятся к увеличению бортового запаса горючего. Это повышает комфорт индивидуального владельца и экономически выгодно в дальних перевозках грузов.

Для легковых автомобилей неофициальной нормой принят пробег 400 км на одной полной заправке. Дальнейший рост ёмкости ТБ приводит к увеличению снаряжённой массы машины и, следовательно, усилению подвески.

Размеры ТБ ограничиваются разумными пределами и требованиями дизайнеров, компонующих салон, багажник и «бочку» под ними, пытаясь сохранить при этом нормальный дорожный просвет.

У грузовых автомобилей размеры и объём резервуаров лимитируют только вопросы себестоимости производства машины и её назначение.

Представьте бак известного американского тягача Freightliner, пересекающего континенты с расходом до 50 л на 100 км.

Не следует превышать номинальную ёмкость бака и заливать топливо «под пробку».

Конструкция современных баков для топлива

С целью унификации основных узлов трансмиссии, ходовой части, несущего каркаса кузова ведущие автопроизводители выпускают по несколько марок и моделей на единой платформе.

Концепция «единой платформы» распространяется и на топливные баки.

Металлические ёмкости собираются из штампованных деталей, соединённых сваркой. На некоторых заводах сварные стыки дополнительно покрываются герметиком.

Пластмассовые ТБ изготавливаются методом горячего формования.

Все готовые ТБ испытываются изготовителем на прочность и герметичность.

Основные узлы топливного бака

Независимо от формы корпуса и вместимости, ТБ впрыскового бензинового двигателя имеет следующие узлы и детали:

• Заливную горловину, расположенную под защитно-декоративным лючком на задней боковине (заднем крыле) кузова. Горловина сообщается с баком заливным трубопроводом, нередко гибким или сложной конфигурации. В верхней части трубопровода иногда устанавливается гибкая мембрана, «обнимающая» ствол заправочного пистолета. Мембрана препятствует попаданию в бак пыли и атмосферных осадков.

Лючок на кузове легко открывается, может иметь запорный механизм, управляемый с места водителя.

Горловина ТБ грузовых автомобилей расположена непосредственно на корпусе ТБ и не имеет заливного трубопровода.

• Крышку заливной горловины, пластиковую пробку с наружной или внутренней резьбой, с уплотнительными кольцами или прокладками.
• «Приямок», углубление в нижней поверхности корпуса ТБ для сбора отстоя и загрязнений.
• Топливозаборник с сетчатым встроенным фильтром (на карбюраторных и дизельных автомобилях), расположенный над приямком, ниже уровня днища ТБ.
• Монтажный проём с герметичной крышкой для установки топливного модуля впрысковых двигателей, поплавкового датчика уровня топлива карбюраторных и дизельных моторов. В крышке монтажного проёма — герметизированные сквозные патрубки для пропуска подающей топливной магистрали и соединительных проводов топливного модуля или поплавкового датчика.
• Отверстие с герметичной крышкой и патрубком для прохода возвратного трубопровода топлива («обратки»).
• Сливную пробку по центру приямка.(На впрысковых бензиновых системах не применяется.)
• Резьбовые патрубки для присоединения вентиляционной магистрали и трубопровода адсорбера.

На наружных поверхностях топливных баков дизельных автомобилей могут быть установлены электрические термоэлементы для подогрева топлива при низких температурах.

Устройство и работа системы вентиляции и улавливания паров.

Все виды жидкого горючего склонны к испарению и температурным изменениям объёма, что вызывает несоответствие между атмосферным давлением и давлением в баке.

В карбюраторных и дизельных моторах до эпохи «Евро-II» эту проблему решало «дыхательное» отверстие в пробке заливной горловины.

Баки автомобилей с впрысковым («инжекторным»)двигателем оборудованы замкнутыми системами вентиляции, не имеющими прямого сообщения с атмосферой.

Впуском воздуха, при понижении давления в баке, заведует впускной клапан, открывающийся давлением наружного воздуха, и закрывающийся после уравнивания давлений внутри и извне.

Пары топлива, образующиеся в баке, по вентиляционному трубопроводу на работающем моторе засасываются впускным трубопроводом и сгорают в цилиндрах.

При заглушенном двигателе пары бензина улавливаются сепаратором, конденсат из которого стекает обратно в бак, и поглощаются адсорбером.

Система сепаратор-адсорбер достаточно сложна, о ней мы расскажем в другой статье.

Топливный бак требует технического обслуживания, которое заключается в проверке герметичности его систем и очистке бака от загрязнений. В стальных ёмкостях к осадкам, выпавшим из бензина или солярки, могут добавляться и продукты коррозии, ржавчина.

Очистку и промывку бака рекомендуется проводить при каждом вскрытии монтажного проёма, отвернув сливную пробку.

Пользоваться различными «средствами для очистки топливной системы» без вскрытия ТБ специалисты не советуют, смытые со дна и стенок отложения через топливозаборник уйдут в фильтры и топливную аппаратуру.