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.

Устройство топливного бака автомобиля

13. Назначение и устройство топливного бака

Топливный бак, рис. 12, является резервуаром для бензина. На автомобиле могут быть установлены один или несколько топ­ ливных баков. Емкость топливного бака делается такой, чтобы автомобиль мог проехать без заправки 300…600 километров. Топливный бак состоит из двух сварных частей 7, отштампованных из стали с освинцованными внутренними поверхностями. Внутри бака имеются перегородки с отверстиями, устраняющие плескание топлива и повышающие жесткость конструкции. В верхнюю часть бака вварена наливная горловина 8, закрываемая пробкой. Иногда для удобства заправки бака топливом применяется выдвижная горловина, имеющая сетчатый фильтр. Если наливная горловина установлена на бо­ковой стенке, то верхняя часть бака соединяется с горловиной трубкой, по которой выходит воздух бака при заливке топлива.

Рис.14

На верхней стенке топливного бака расположен датчик 4 указателя уровня топлива и кран 6, соединенный трубкой 5 с фильтром-отстойником 1. Внутри бака находится топливозаборная трубка 2, имеющая на приемном конце сетку, а другим концом соединяющаяся с топливопроводом. В днище бака установлен отстойник и пробка, для спуска осевших на дно механических примесей и воды . Топливные баки на грузовых автомобилях устанавливают с помощью хомутов 3 и кронштейнов на левом или правом лонжероне рамы, под гру­зовой платформой или сиденьем водителя. На легковых автомобилях топ­ливные баки укреплены в дне багажника или под полом кузова, сзади автомобиля.

В результате расхода топлива в баке может образоваться разрежение, что вызывает перебои в подаче топлива или остановку двигателя. При работе автомобиля в жаркую погоду из бензина интенсивно испаряются легкие фракции, и давление в баке повышается. В обоих случаях необходимо, чтобы внутреннее пространство топливного бака сообщалось с атмосферой. Топливные баки автомобилей снабжают герметичными пробками, соединяющими бак с атмосферой через специальные клапаны.

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:

1. во-первых, уменьшится объем топливного бака;
2. во-вторых, может прекратиться подача горючего.

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.

У каждого автомобиля своя емкость топливного бака. Не существует определенного стандарта по параметру объема, которого бы придерживались все производители автомобилей. Давайте разберемся, каковы емкости топливных баков разного типа, определим особенности и устройство данных элементов.

Как производители рассчитывают емкость для топлива?

Считается, что в автомобиле должно быть достаточно топлива для того, чтобы он на одной заправке смог проехать 500 километров. Это негласное правило, которого придерживаются многие автопроизводители. Следовательно, емкость топливного бака будет разной для автомобилей с повышенным и пониженным потреблением топлива.

В среднем топливный бак вмещает 55-70 литров бензина, однако из-за пониженного потребления топлива малолитражных двигателей наблюдается тенденция к уменьшению емкости топливного бака. Это и логично, ведь легковому автомобилю с небольшим рабочим объемом двигателя нужно гораздо меньше топлива для того, чтобы проехать 500 км. К тому же эффективность самого топлива растет за счет повышения октанового числа и использования разных присадок, что тоже предполагает экономию и снижение емкости бака. Большой джип с прожорливым мотором «съест» гораздо больше бензина, следовательно, и топливный бак у него должен быть вместительнее.

Что касается дизеля, топливный бак машин, потребляющих солярку, часто меньше по сравнению с бензиновыми автомобилями. Это логично, так как КПД дизельного топлива выше, чем КПД бензина. Следовательно, автомобиль с 40-литровым баком, полностью заполненным дизельным топливом, проедет такое же расстояние, как и машина с полным 50-литровым баком. Но это слишком грубое сравнение.

Топливные баки машин легкового типа

Чтобы приблизительно были понятны цифры, нужно обратиться к техническим параметрам автомобилей. Новая «Лада Веста» российского концерна «АвтоВАЗ» оснащается баком емкостью 55 литров. Это достаточно высокий показатель, а ближайшие конкуренты — «Киа Рио» и «Хендай Солярис» — оснащаются баками на 43 литра. Потребление топлива этих машин приблизительно одинаковое, а это значит, что «Лада» проедет на полной заправке большее расстояние, что является одним из преимуществ.

Более крупный автомобиль «Фольксваген Тигуан» оснащается баком емкостью 58-64 литра (зависит от конкретной модификации), а такие огромные машины, как Toyota Land Cruiser, с большим потреблением топлива, имеют 93-литровые баки.

Что касается размеров, то с этим все намного сложнее. Некоторые производители делают прямоугольные баки, размер которых приблизительно может составлять 60х40х20 см. Есть баки с совершенно отличными размерами, а некоторые производители адаптируют данные емкости для топлива таким образом, чтобы они вписывались в конструкцию. Их размер нельзя описать тремя-четырьмя параметрами.

Емкости баков грузовых машин

Что касается грузовых автомобилей, то популярна машина КамАЗ, топливный бак у которой в зависимости от модели может иметь разный объем. Самая минимальная вместительность – 125 литров. Однако из-за большого потребления топлива КамАЗ не способен пройти большое расстояние (да еще и с грузом) на таком баке, поэтому производитель предусмотрел и другие емкости, которые используются на этом автомобиле. Таким образом, топливный бак КамАЗа может иметь емкость от 125 до 600 литров при шаге 50 или 40 литров.

Также могут быть и нестандартные модификации баков на 700 литров. Дело в том, что не только завод-производитель изготавливает емкости для топлива, этим также могут заниматься и сторонние производители. И вообще, на рынке небольшая вероятность найти продукцию завода «КамАЗ», чаще всего встречаются баки от сторонних производителей.

Второй популярный грузовой автомобиль – ГАЗель. Несмотря на то что данная машина является грузовой, топливный бак ГАЗели вмещает всего 60 литров бензина. И это очень неудобно, учитывая, что потребление топлива автомобиля достаточно большое. Следовательно, при езде на дальние расстояния приходится брать с собой дополнительные канистры с топливом.

Некоторые владельцы этих автомобилей меняют старый, небольшой бак на новый. Сторонние производители выпускают для ГАЗели топливные баки емкостью до 150 литров.

Все это позволяет сделать вывод, что топливный бак – это меняющаяся, а не постоянная величина, и для различных автомобилей она разная. Даже в двух одинаковых моделях могут использоваться совершенно различные емкости для топлива с разной вместительностью.

Огромные фуры типа SCANIA 113 и вовсе имеют баки на 450-500 литров. Автомобиль DAF XF может иметь 870-литровую емкость для топлива, а грузовик MAN F90 с большой грузоподъемностью оснащается баком на 1 260 литров. Это просто невероятно большая вместительность, и малые 45-литрвоые баки легковых автомобилей на их фоне выглядят просто смешно.

Устройство топливного бака

Теперь, когда нам понятно, сколько литров топливный бак может вместить бензина, можно поговорить о его устройстве. На легковых автомобилях его размещают в задней части кузова, под пассажирскими сидениями. При этом его закрывают прочной металлической пластиной, чтобы избежать деформации при столкновении, а также изолируют от перегрева с помощью специальных теплоизолирующих прокладок.

Материал

Баки могут быть выполнены из металла, алюминия, пластмассы. Алюминиевые емкости используются для хранения дизельного и бензинового топлива, стальные – для газа. Что касается пластмассовых баков, то они стали весьма популярными в последнее время в силу простоты производства и формовки. Благодаря особенностям пластмассы быстро приобретать нужную форму, производители создают баки разных конструктивных сложностей. К тому же этот материал не подвергается коррозии, хорошо защищает от утечек благодаря использованию разных технологий (покрытие внутренней поверхности фтором – одна из них).

Заливная горловина топливного бака

Заправляют бак через горловину, которая чаще всего находится над задним крылом правой или левой стороны. Эксперты поясняют, что идеальной с точки зрения безопасности расположения горловины топливного бака является левая сторона, поскольку при заправке это снижает шансы трогания до того, как заправочный пистолет вынут из бака. Так водитель лучше контролирует процесс.

Соединяется горловина с баком через трубопровод, а находится она под специальной крышкой горловины топливного бака. Эта крышка на старых автомобилях открывается извне (то есть любой прохожий может ее открыть), однако на современных машинах крышка открывается из салона. Чаще всего используется механический способ открытия с помощью троса.

Топливопровод

Подача бензина или дизельного топлива в систему питания мотора осуществляется через выходной топливопровод. Также для этого используется бензонасос, который качает бензин из бака в систему питания двигателя. Топливо, которое не потребил двигатель, возвращается обратно в бак. Так бензин постоянно циркулирует по топливопроводу: часть его тратится на работу двигателя, а вторая — возвращается обратно.

Датчик контроля уровня

Этот датчик есть во всех баках и является частью бензонасоса. Если уровень бензина снижается, поплавок опускается ниже. Это влечет за собой изменение сопротивления потенциометра, связанного с поплавком. В результате напряжение в электросети падает, а стрелка на приборной панели отображает изменение. Так водитель видит, сколько бензина осталось в баке.

Вентиляция

Одна из важных систем – вентиляция. Дело в том, что в баке нужно всегда поддерживать давление, равное атмосферному, и за это отвечает вентиляция. Современные машины оснащаются закрытой системой вентиляции бака, что предотвращает падение или рост давления внутри него. Если давление внутри емкости понизится, то она может деформироваться, а повышение давления вообще может разорвать бак на части. Учитывая, что внутри находится топливо, реализации эффективной системы вентиляции уделяют много внимания.

Когда топливо уходит из бака, то давление в нем падает, в результате чего возникает разрежение. Благодаря системе вентиляции этот эффект устраняется: предохранительный клапан запускает внутрь воздух. Данный клапан располагается у крышки горловины, и он может пропускать воздух только в одном направлении.

При заправке в бак попадает лишний воздух, из-за чего образуются пары бензина. Эти избытки вытесняются системой вентиляции по специальному трубопроводу. Также пары бензина могут образовываться и при повышенной температуре, что тоже влечет повышение давления. И только вентиляционная система спасает бак от полного его разрыва на кусочки.

Заключение

Топливный бак автомобиля является достаточно сложной конструкцией. Несмотря на кажущуюся простоту устройства, в баке возникает множество разных процессов (испарение, окисление топлива), которые необходимо предусматривать при разработке данных емкостей. Но если сравнивать устройство бака с мотором или хотя бы с системой питания, то оно покажется примитивным.

Теперь вы знаете, как устроен топливный бак, каков его объем в легковых и грузовых автомобилях, а также то, почему он настолько невелик в малолитражках. На фоне всего этого становятся понятной тенденция уменьшения емкости бака в современных малолитражных автомобилях.