Автомобильный бензобак: устройство и принцип работы

Топливный бак и топливные магистрали бензинового двигателя 2.0L GTDi DISCOVERY SPORT

Блок управления топливным насосом (FPDM) прикреплен к кронштейну, расположенному на левой стороне лонжерона кузова, в передней части левого заднего подкрылка.

Топливный насос управляется FPDM, который, в свою очередь, управляется ECM. FPDM регулирует интенсивность потока и уровень давления топлива, управляя топливным насосом с помощью выходных сигналов с широтно-импульсной модуляцией (PWM).

Питание FPDM осуществляется от реле топливного насоса в распределительной коробке аккумуляторной батареи (BJB). Реле топливного насоса включается при открытии двери водителя, если нажать только кнопку запуска двигателя, или если нажать кнопку запуска двигателя и педаль тормоза (что инициирует запуск двигателя). Модуль FPDM подает питание на топливный насос и регулирует его, меняя частоту вращения топливного насоса и, соответственно, давление и расход в подводящем топливопроводе.

Сигнал PWM с блока ЕСМ задает блоку FPDM требуемую частоту вращения топливного насоса. Длительность импульса сигнала PWM соответствует половине частоты вращения топливного насоса, например, если длительность сигнала PWM составляет 50 %, то модуль FPDM приводит в действие насос на 100 %.

Блок FPDM подает питание на топливный насос только в том случае, если получает действительный сигнал PWM с длительностью импульса от 4% до 50%. Чтобы выключить топливный насос, блок ECM передает сигнал PWM с длительностью импульса 75%.

Выходное давление топливного насоса меняется в зависимости от потребностей двигателя и температуры топлива. Блок ECM контролирует входной сигнал с датчика низкого давления (LP) в топливной рампе и регулирует частоту вращения топливного насоса, поддерживая номинальное выходное давление 450 кПа (4,5 бар), кроме периода запуска двигателя. При запуске двигателя давление в подводящем топливопроводе должно составлять 630 кПа (6,3 бар).

Если блок управления пассивной системой безопасности (RCM) передает по высокоскоростной шине локальной сети контроллеров (CAN) силового агрегата сигнал о столкновении, блок ECM выключает питание реле топливного насоса, чтобы прекратить подачу топлива в двигатель.

Если блок ECM определяет отсутствие давления в подводящем топливопроводе, он останавливает или блокирует запуск двигателя, регистрируя соответствующий диагностический код неисправности (DTC).

Блок ECM получает контрольный сигнал с блока FPDM. Любые коды DTC, которые регистрирует блок FPDM, сохраняются в блоке ECM.

Коды DTC можно считывать из блока ECM с помощью диагностической системы, одобренной компанией Land Rover. Сам блок FPDM сканировать с помощью одобренной Land Rover диагностической системы невозможно.

Как выбрать топливный бак

Процедура поиска нового топливного бака обычно не сложная. Так как данное изделие подгоняется под параметры автомобиля, то и поиск нужно производить, отталкиваясь от модели транспорта. Только в этом случае можно подобрать идентичную замену. Если известен код запчасти (указывается на самом баке), то это идеальный вариант поиска. В случае отсутствия этой информации на помощь приходит VIN-код (о том, где он находится и какую информацию об автомобиле он содержит, читайте здесь).

Лучше всего покупать оригинальный бензобак. Но некоторые компании реализуют аналоги неплохого качества. Среди таких компаний можно выделить датскую фирму Klokkerholm и китайский бренд Sailing. Хотя китайский производитель получил плохую репутацию по качеству продаваемых автозапчастей, это не касается их бензобаков. Не стоит покупать дешевое изделие – сэкономить не получится, так как спустя пару лет некачественное изделие испортится, и все равно его нужно будет менять.

Итак, несмотря на простое устройство и предназначение, бензобак играет большую роль в комфортной эксплуатации транспортного средства. Как и другие элементы топливной системы, без него автомобиль не сможет преодолевать большие расстояния.

В завершение предлагаем посмотреть короткое видео о том, как можно удалить грязь из бензобака:

Как почистить сильно грязный топливный бак?

Watch this video on YouTube

Виды топливных емкостей и материалы изготовления

Единой формы и конструкции резервуаров для хранения топлива не существует. Для получения максимального объема топливных баков их геометрию делают сложной – и разной не только для отдельных марок, но и для каждой модели. Отличаются ёмкости и материалом, и оснащением.

Основные узлы бензобака

Список элементов оснащения отличается для разных транспортных средств. Но большинство из них универсальные, и совпадают для всех авто:

1. Корпус – стальной, пластиковый или алюминиевый.
2. Горловина, через которую заливают топливо.
3. Крышка горловины, на которой может быть замок.
4. Заборный патрубок, вместо которого может быть насос для перекачки топлива.
5. Датчик для контроля уровня топлива.
6. Трубка и клапан, входящие в систему вентиляции.
7. Сливное отверстие или патрубок.

Стандартный набор оборудования может дополняться другими устройствами. У каждой модели – свой список, который описан в технической документации на транспортное средство. Его желательно изучить всем автовладельцам, чтобы избежать ошибок при эксплуатации машины.

Устройство и принцип работы системы вентиляции

Рассматривая особенности баков разных автомобилей, стоит уделить внимание системе вентиляции, которая решает несколько важных задач:

• удалять из резервуара попавшие при заправке излишки воздуха;
• поддерживать значение давления на уровне атмосферного и избежать разрежения, способного привести к деформации бака;
• поддерживать безопасную температуру внутри.

У большинства современных автомобилей система вентиляции топливных баков закрытая. У резервуаров нет непосредственного выхода в атмосферу – для впуска воздуха применяется целый набор специальных приспособлений. При повышении разрежения отжимается пружина клапана. Внутрь начинает попадать воздух – до установки внутри давления, равного атмосферному.

Особенности конструкции топливных баков в современных автомобилях

Конструкторы, которые проектируют резервуары для топлива, в первую очередь учитывают герметичность. Из ёмкости не должны вытекать нефтепродукты и выходить испарения. Ещё один важный момент – защита от коррозии. Избежать появления ржавчины можно, применяя такие материалы:

• качественную сталь, которая чаще применяется на грузовиках;
• лёгкие сплавы или алюминий, которые можно встретить на легковых авто;
• полимеры, благодаря которым получаются резервуары сложной конструкции.

Пластиковые баки считаются самыми удобными из-за полного отсутствия коррозии и меньшего веса. Минус пластика – высокая проницаемость для бензина и вероятность появления утечек. Компенсировать её можно, используя 2 слоя полимера.

Ремонт пластикового бака

С 90-х гг. прошлого века началось массовое вытеснение стальных баков пластиковыми, отличающимися устойчивостью к коррозии и сниженной массой. Дополнительным преимуществом стала возможность изготовления емкостей сложной геометрической конфигурации (для повышения вместимости при расположении внутри ниши под полом кузова).

Подготовка бензобака

Подготовка резервуара к ремонту состоит из этапов:

• слива топлива и удаления паров;
• промывки бака водой и определения сквозных отверстий;
• заделки трещин клеем или при помощи внешнего термического воздействия;
• проверки на герметичность;
• обратной установки на автомобиль.

Заклеить трещину

Алгоритм ремонта резервуара клеем:

1. Очистить поверхность от грязи и обработать наждачной бумагой.
2. Протереть ремонтируемый участок обезжиривающим составом.
3. Пропитать эпоксидной смолой заплатку из стеклоткани и наклеить элемент на поверхность.
4. Аккуратно разгладить заплату, удаляя пузыри воздуха.
5. Выждать несколько минут и наклеить дополнительный фрагмент ткани, перекрывающий кромки первичной заплаты на 20-30 мм.
6. После полимеризации смолы залить отремонтированный участок битумной мастикой для защиты стеклоткани от воздействия дорожных реагентов.

Пайка

Для пайки необходимы строительный фен, электрический паяльник мощностью 40-60 Вт с плоским жалом и листовой пластик. Обнаруженные трещины требуется предварительно заделать нагретым паяльником. Затем следует нанести полосы пластика, прогревая линию стыка потоком горячего воздуха от строительного фена (температура +330°…+350°С). По кромкам заплатки необходимо пройти паяльником, обеспечивая дополнительную герметизацию.

Для повышения прочности можно нанести еще слой пластиковых полос, направленных перпендикулярно первичной заплате. После завершения пайки восстановленную поверхность необходимо обработать абразивным инструментом. Для пайки используют полиэтиленовые полосы от подкрылков (например, от автомобилей ВАЗ), имеющие толщину не менее 2,5 мм. Ширина и длина заготовок для заплаты подбираются в зависимости от размеров ремонтируемого участка.

Использование заклепки или самореза

Для устранения мелких повреждений в дороге используют винт с кусочком резины, который вкручивают в отверстие в баке. Некоторые владельцы применяют вместо шурупов вытяжные алюминиевые заклепки. Набухающая под воздействием нефтепродуктов резина дополнительно герметизирует поврежденный участок. Технология не отличается высокой надежностью, подходит для экстренного ремонта. Рекомендуется восстановить герметичность с помощью эпоксидного клея или пайки.

Распределение топлива

Каждый двигатель имеет индивидуальную внутреннюю фильтрационную защиту. На заборниках топлива в расходных отсеках установлены специальные сетки.

При отказе всех топливных насосов подкачки, двигатели могут нормально функционировать, при условии соблюдения определенных ограничений по высоте и маневренной нагрузке. Эти ограничения определены в Руководстве по летной эксплуатации.

В режиме крейсерского полёта при отказе всех топливных насосов, или одновременном отключении электропитания бортовых электрических систем переменного и постоянного тока, подача топлива в двигатель обеспечивается самотёком из крыльевых топливных баков, при этом топливо из центрального бака перестаёт вырабатываться. Во время полёта под действием отрицательных перегрузок стабильная работа двигателей обеспечивается в течение 10 секунд при расходе топлива 1700 кг/час на один двигатель. В режиме самотёка, в крыльевом отсеке № 1, за счет его более низкого днища, может остаться невырабатываемый остаток топлива до 420 кг.

Устройство

Бак представляет собой герметичную, относительно толстостенную емкость из инертного к воде, газам и топливу материала.

Материал изготовления

Применяются три вида исходного вещества – сталь, алюминиевый сплав и пластик. В первом случае принимаются меры от коррозии, чаще всего покрытие свинцом или цинком. Снаружи изделие грунтуется и окрашивается.

Алюминий используется редко, он имеет малую удельную массу, но низкую стойкость к внешним воздействиям. Массово применяется пластик.

Чтобы предотвратить пропитывание углеводородами, используют двухслойные стенки.

Основные узлы

Примерный состав большинства серийных изделий:

• заливная горловина, может быть выполнена под крышку или под отрезок шланга, соединяемого с горловиной кузова;
• корпус из нижней и верхней штампованных частей, соединяемых сваркой;
• патрубки дренажа и вентиляции;
• питающие и обратные штуцеры;
• располагаемые внутри в едином модуле бензонасос, фильтры тонкой и грубой очистки, датчик указателя уровня.

Реальные конструкции могут включать дополнительные элементы, особенно по мере усложнения систем управления двигателем и экологичностью автомобиля.

Система вентиляции

Как при заправке, так и по мере расходования горючего необходимо обеспечивать перетекание воздуха внутрь и наружу. Во втором случае работает дренаж, через который вытесняемый воздух выходит в атмосферу.

Основная система вентиляции включает патрубки, расположенные в верхней части. К ним подсоединены шланги, обеспечивающие поступление воздуха по мере ухода топлива, а также выход паров при изменениях температуры.

Работают внешние устройства обеспечения чистоты. Пена отделяется в сепараторе, а пары бензина пропускаются через управляемый электроникой угольный фильтр-адсорбер. По мере наполнения он продувается во впускной коллектор.

В эту же систему встроен гравитационный клапан, перекрывающий шланги в случае опрокидывания автомобиля. Горловина закрыта герметичной пробкой, она же перекрывает и заправочный дренаж.

Как устроен бензобак автомобиля?

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:

во-первых, уменьшится объем топливного бака; 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.

Почему цифры в паспорте не точные

Настоящая емкость бака обычно больше, чем данные в документах на автомобиль. Поэтому, если в паспорте транспортного средства указано 60-65 л, реальный объём получается на уровне 70-75 л. Большинство производителей автомобилей добавляют около 10-15%.

Одна из причин отличий, из-за которых цифры в паспорте получаются неточными, заключаются в необходимости запаса для компенсации расширения топлива при изменении температуры. Давление внутри ёмкости не повышается, а топливо не вытекает. Вторая причина – защита от утечек топлива при наклонном положении автомобиля, а, значит, и бака.

Как открываются различные модели крышек

На разные модели и марки авто устанавливаются различные варианты механизмов, часто их функции не ограничены запиранием бензобака, а возлагаются также задачи стабилизации давления в баке, изоляции топлива от внешних воздействий и др.

Крышки имеют множество вариаций, отличаясь по разновидности стопорного механизма, типу защиты и остальным показателям. Конструктивно лючки бензобака отличаются в зависимости от формы горловины бака, диаметра, типа резьбы и прочих факторов, соответственно и открываться они могут по-разному:

• нажатием кнопки из салона;
• пультом управления от центрального замка;
• рычагом с иконкой автозаправки;
• нажатием с небольшим усилием на крышку до щелчка и притягиванием на себя.

Классификация современных топливных баков

Баки можно разделить на несколько групп по их назначению, функционалу и конструкции.

По назначению баки делятся на несколько категорий:

• Для грузовых транспортных средств и спецтехники;
• Для легковых автомобилей;
• Для мототехники.

При этом баки можно разделить на группы по используемому топливу и двигателя:

• Для ТС с дизельными двигателями;
• Для ТС с бензиновыми двигателями;
• Для автомобилей с инжекторными бензиновыми двигателями.

Ключевое отличие между этими баками — отсутствие или наличие встроенного топливного насоса низкого давления (или топливоподкачивающего насоса). Сегодня большинство баков с инжекторными двигателями на легковых автомобилях (а также большое количество баков транспортных средств с дизельными двигателями и топливной системой Common Rail) имеют встроенные топливоподкачивающие насосы. Баки автомобилей с карбюраторными бензиновыми моторами и дизельными силовыми агрегатами с классическими ТНВД распределительного типа обычно не имеют в своем составе таких насосов.

Что касается конструкции баков, то здесь есть различные варианты их расположения (ориентации) и формы. По расположению (ориентации) баки бывают:

• Баки для горизонтальной установки плоские (заливная горловина расположена в верхней стенке или в одной из боковых стенок);
• Баки для горизонтальной установки, вытянутые по вертикали или с симметричным поперечным сечением — квадратные, круглые, D-образные (заливная горловина расположена в верхней или в одной из боковых стенок);
• Баки для вертикальной установки.

Баки первого типа (плоские) наиболее часто используются в легковых автомобилях, микроавтобусах, в малотоннажных и некоторых среднетоннажных автомобилях. Такие баки наиболее удобно располагать под полом автомобиля или на раме под кузовом. Баки второго типа чаще всего имеют большегрузные грузовые автомобили, тракторы и различная спецтехника. Эти баки обычно располагаются на раме автомобиля либо за кабиной (поэтому вытянутая по вертикали форма позволяет экономить место). Баки третьего типа (вертикальные) чаще всего используются на автомобилях повышенной проходимости и транспортных средствах, эксплуатируемых в сложных условиях. Такие баки обычно устанавливаются за кабиной, они защищены от повреждений и позволяют увеличить дорожный просвет.

Наконец, можно выделить два вида баков по их использованию:

• Основные;
• Дополнительные (вспомогательные).

Основные баки — это штатные емкости для хранения топлива, устанавливаемые заводом-изготовителем транспортного средства. Дополнительные баки не предусмотрены конструкцией автомобиля, они устанавливаются по желанию автовладельца самостоятельно или сторонней компанией

Важно отметить, что в случае установки дополнительных (вспомогательных) баков транспортное средство должно в обязательном порядке пройти регистрацию в ГИБДД, где будет сделана соответствующая отметка в ПТС. Без этой отметки ТС не сможет пройти техосмотр и получить диагностическую карту

Независимо от типа, баки обладают принципиально одинаковой конструкцией.

Топливоподкачивающий насос

Основной топливоподкачавающий насос обеспечивает бесперебойную подачу топлива из баков к ТНВД при работающем двигателе. Он обычно приводится в действие от коленчатого или распределительного вала двигателя. Может применяться и автономный электродвигатель, питаемый от генератора ТС. Использование электропривода обеспечивает равномерную подачу топлива независимо от частоты вращения коленчатого вала и возможность аварийного отключения всей системы. Существуют различные конструкции топливоподкачивающих насосов. Они могут быть:

• шестеренными
• плунжерными (поршневыми)
• коловратными (пластинчатого типа)

Как правило, применяются плунжерные и коловратное насосы.

Плунжерный топливоподкачивающий насос

Плунжерный топливоподкачивающий насос состоит из корпуса 5, плунжера 7 с пружиной 6, толкателя 10 с роликом 77, пружиной 9 и штоком 8, а также клапанов — впускного 4 и нагнетательного 1 с пружинами. Толкатель с плунжером могут перемещаться вверх-вниз. Перемещение вверх происходит при повороте эксцентрика 72, изготовленного как одно целое с кулачковым валом ТНВД; перемещение вниз обеспечивают пружины 6 и 9.

При сбегании выступа эксцентрика с ролика толкателя плунжер под действием пружины б перемещается вниз, вытесняя топливо, находящееся под ним, в нагнетательную магистраль насоса. В это время нагнетательный клапан закрыт, а впускной под действием разрежения над плунжером открыт, и топливо поступает из впускной магистрали в надплунжерную полость. При движении толкателя и плунжера вверх впускной клапан закрывается под действием давления топлива, а нагнетательный, наоборот, открывается, и топливо из надплунжерной полости поступает в нижнюю камеру под плунжером. Таким образом, нагнетание топлива происходит только при движении плунжера вниз.

Если подачу топлива в цилиндры двигателя уменьшают, в выпускном трубопроводе насоса, а значит, и в полости под плунжером давление возрастает. В этом случае плунжер не может опуститься вниз даже под действием пружины 6, и толкатель со штоком перемещается вхолостую. По мере расходования топлива давление в нагнетательной полости понижается, и плунжер под действием пружины 6 опять начинает перемещаться вниз, обеспечивая подачу топлива.

Плунжерный топливоподкачивающий насос обычно совмещен с насосом 2 ручной подкачки топлива. Данный насос устанавливается на входе в основной топливоподкачивающий насос и приводится в действие вручную за счет перемещения поршня 3 со штоком. При движении поршня вверх под ним образуется разрежение, открывается впускной клапан, и топливо заполняет подплунжерное пространство. При перемещении поршня вниз впускной клапан закрывается, а нагнетательный открывается, позволяя топливу пройти далее по топливной магистрали.

Коловратный топливоподкачивающий насос

В мощных быстроходных дизелях применяются в основном коловратные топливоподкачивающие насосы. Ротор 7 насоса приводится во вращение от коленчатого вала двигателя. В роторе имеются прорези, в которые вставлены пластины 6. Одним (наружным) концом пластины скользят по внутренней поверхности направляющего стакана 8, а другим (внутренним) — по окружности плавающего пальца 5, расположенного эксцентрически относительно оси ротора. При этом они то выдвигаются из ротора, то вдвигаются в него. Ротор и пластины делят внутреннюю полость направляющего стакана на камеры А, Б и В, объемы которых при вращении ротора непрерывно меняются. Объем камеры А увеличивается, поэтому в ней создается разрежение, под действием которого топливо засасывается из впускной магистрали. Объем камеры В уменьшается, давление в ней повышается, и топливо вытесняется в нагнетательную полость насоса. Топливо, находящееся в камере Б, переходит от входного отверстия стакана к выходному. При повышении давления в нагнетательной полости до определенного уровня открывается редукционный клапан 2, преодолевая усилие пружины 7, и излишек топлива перепускается обратно во впускную полость насоса. Поэтому в нагнетательной полости и выпускном трубопроводе поддерживается постоянное давление. Перед пуском, когда двигатель и, следовательно, основной топливоподкачивающий насос не работают, топливо через него может прокачиваться предпусковым топливоподкачивающим насосом. В этом случае открывается перепускной клапан 3, преодолевая усилие пружины 4. В закрытом положении тарелка этого клапана перекрывает отверстия в тарелке редукционного клапана.

Ремонт бензобака в дорожных условиях

Неприятности с бензобаком могут произойти и в дорожных условиях, когда до гаража или автосервиса добраться невозможно.

Если в баке обнаружилась довольно большая пробоина, её можно закрыть болтом и гайкой. Между ними следует поместить кусок плотной резины.

Мелкие отверстия (например, при попадании небольших камней в сварной шов) можно временно заделать куском ткани, пропитанной обычным «Моментом» или другим похожим клеем. Для более быстрого высыхания на ткань брызгают нитрокраской (она обычно входит в ремонтный комплект современного автомобиля).

Продолжать движение с пробитым бензобаком чрезвычайно опасно