Современные дизельные двигатели. Топливная система
Библиографическое описание:
Довыдовский В. А. Современные дизельные двигатели. Топливная система // Молодой ученый. 2016. №29. С. 73-75. URL https://moluch.ru/archive/133/37172/ (дата обращения: 19.01.2020).
Топливная система предназначена для питания двигателя автомобиля топливом, а также его хранения и очистки.
Конструкция топливной системы автомобиля включает топливный бак, топливный насос, топливный фильтр,систему впрыска, которые последовательно соединены топливопроводами.
Топливная система бензинового и дизельного двигателей имеет, в основном, аналогичное устройство. Принципиальные отличия имеет система впрыска.
Наиболее современной системой топливоподачи для дизельных двигателей является система непосредственного впрыска СOMMON RAIL. Рассмотрим подробнее её устройство.
Она характеризуется впрыском топлива в цилиндр под высоким атмосферным давлением, благодаря чему снижается расход топлива, а мощность двигателя вырастает.
Это не все достоинства. Было отмечено уменьшения шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля был увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела широкую популярность, и на данное время, каждый второй автомобиль сдизельным двигателемоснащен этой системой впрыска.
К недостаткам системы относят более высокие требования к качеству дизельного топлива. При попадании мелких посторонних частиц в топливную систему, которая выполнена с большой точностью, управляемые электроникой форсунки могут выйти из строя. Поэтому в дизелях Common Rail использование качественного топлива является обязательным условием.
Принцип работы
Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления — топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от количества впрыскиваемого топлива. Сами форсунки впрыскивают топливо по команде контроллера блока EDC, посредством встроенных в них магнитных соленоидов, активация которых, происходит с блока управления.
Особенностью системы Common Rail стало использование аккумуляторного узла, который содержит распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки. ЭБУ по заданной программе передает управляющий сигнал к соленоиду форсунки, которая подает топливо в камеру сгорания двигателя. Использование здесь принципа разделения узла, создающего давление, и узла впрыскивания обеспечивает повышение точности управления процессом сгорания, а также увеличение давления впрыскивания
Рис. 1. Принципиальная схема системы CRDI
Устройство системы
Common Rail состоит из трех основных частей: контура низкого давления, контура высокого давления и системы датчиков. В контур низкого давления входят: топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр и соединительные трубопроводы.
Контур высокого давления состоит из насоса высокого давления (заменяющего традиционный ТНВД) с контрольным клапаном, аккумуляторного узла высокого давления (рампы) с датчиком, контролирующим в ней давление, форсунок и соединительных трубопроводов высокого давления. Аккумуляторный узел представляет собой длинную трубу с поперечно расположенными штуцерами для подсоединения форсунок и выполнен двухслойным.
Электронный блок управления Common Rail получает электрические сигналы от следующих датчиков: положения коленвала, положения распредвала, перемещения педали «газа», давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости,массового расхода воздухаи давления топлива. ЭБУ на основе полученных сигналов вычисляет необходимое количество подаваемого топлива, дает команду на начало впрыска, определяет продолжительность открытия форсунки, корректирует параметры впрыска и управляет работой всей системы.
В контуре низкого давления подкачивающий насос засасывает топливо из бака, пропускает его через фильтр, в котором задерживаются загрязнения, и доставляет его к контуру высокого давления.
В контуре высокого давления насос высокого давления подает топливо в аккумуляторный узел, где оно находится при максимальном давлении 135 Мпа с помощью контрольного клапана. Если контрольный клапан насоса высокого давления открывается по команде ЭБУ, топливо от насоса по сливному трубопроводу поступает в топливный бак. Каждая форсунка соединяется с аккумуляторным узлом отдельным трубопроводом высокого давления, а внутри форсунки имеется управляющий соленоид (электромагнитный клапан).
При получении электрического сигнала от ЭБУ, форсунка начинает впрыскивать топливо в соответствующий цилиндр. Впрыск топлива продолжается, пока электромагнитный клапан форсунки не отключится по команде блока управления, который определяет момент начала впрыска и количество топлива, получая данные от датчиков и анализируя полученные значения по специальной программе, заложенной в памяти компьютера.
Кроме того, блок производит постоянный контроль работоспособности системы. Поскольку в аккумуляторном узле топливо находится при постоянном и высоком давлении, это дает возможность впрыска небольших и точно отмеренных порций топлива. Появилась возможность впрыска предварительной порции топлива перед основной, что дает возможность значительно улучшить процесс сгорания.
Форсунки CRDI.
Рис. 2. Устройство форсунки
Форсунки включаются по команде контроллера — блока EDC (ЭБУ) посредством магнитного соленоида или пьезоэлемента. Гидравлическая сила давления позволяет открывать и закрывать форсунку, однако активация происходит с блока управления. Если форсунка с пьезокристаллом, то в ней под влиянием магнитного поля кристалл увеличивается в своих физических размерах, мгновенно изменяя гидравлическое равновесие внутри форсунки и тем самым поднимая иглу. В форсунке типа Piezo Inline кристалл находится близко к игле и поэтому в нем не используется механических деталей для поднятия иглы. В ранних системах применялся двойной впрыск — пилотный и основной для предотвращения детонации. В современных системах используется до семи фаз впрыска, в самых современных с поддержкой стандарта Евро 6 и до девяти. Каждая форсунка производится и тестируется в лаборатории, где ей присваивают определенный код по измеренным данным её работы. После замены форсунок код должен быть прописан в память блока управления с помощью сканера.
Основные термины (генерируются автоматически): высокое давление, аккумуляторный узел, форсунка, топливо, EDC, CRDI, топливная система, топливный бак, система, контрольный клапан.
Система питания
Система питания двигателя служит для приготовления горючей смеси из паров топлива и воздуха в определенных пропорциях, подачи ее в цилиндры двигателя и отвода из них отработавших газов. За подачу топлива в цилиндры в современных автомобилях отвечает система впрыска топлива, основными элементами, которой являются форсунки.
Устройство системы питания
В систему питания карбюраторного двигателя входят: топливный бак, фильтр-отстойник, топливопроводы, топливный насос, фильтр тонкой очистки топлива, карбюратор, воздухоочиститель, впускной трубопровод, выпускной трубопровод, приемные трубы, глушитель, приборы контроля уровня топлива.
Работа система питания
При работе двигателя топливный насос засасывает топливо из топливного бака и через фильтры подает в поплавковую камеру карбюратора. При такте впуска в цилиндре двигателя создается разрежение и воздух, пройдя через воздухоочиститель, поступает в карбюратор, где смешивается с парами топлива и в виде горючей смеси подается в цилиндр, и там, смешиваясь с остатками отработавших газов, образуется рабочая смесь. После совершения рабочего хода, отработавшие газы выталкиваются поршнем в выпускной трубопровод и по приемным трубам через глушитель в окружающую среду.
Системы питания и выпуска отработавших газов двигателя автомобиля:
1 — канал подвода воздуха к воздушному фильтру; 2 — воздушный фильтр; 3 — карбюратор; 4 — рукоятка ручного управления воздушной заслонкой; 5 — рукоятка ручного управления дроссельными заслонками; 6 — педаль управления дроссельными заслонками; 7 — топливо проводы; 8 — фильтр-отстойник; 9 — глушитель; 10 — приемные трубы; 11 — выпускной трубопровод; 12 — фильтр тонкой очистки топлива; 13 — топливный насос; 14 — указатель уровня топлива; 15 — датчик указателя уровня топлива; 16 — топливный бак; 17— крышка горловины топливного бака; 18 — кран; 19 — выпускная труба глушителя.
Топливо. В качестве топлива в карбюраторных двигателях обычно используют бензин, который получают в результате переработки нефти.
Требования, предъявляемые к бензинам:
• быстрое образование топливовоздушной смеси;
• скорость сгорания не более 40 м/с;
• минимальное коррозирующее воздействие на детали двигателя;
• минимальное отложение смолистых веществ в элементах системы питания;
• минимальное вредное воздействие на организм человека и окружающую среду;
• способность длительное время сохранять свои свойства.
Автомобильные бензины в зависимости от количества легко испаряющихся фракций подразделяют на летние и зимние.
Для автомобильных карбюраторных двигателей выпускают бензины А-76, АИ-92, АИ-98 и др. Буква «А» обозначает, что бензин автомобильный, цифра — наименьшее октановое число, характеризующее детонационную стойкость бензина. Наибольшей детонационной стойкостью обладает изооктан, (его стойкость принимают за 100), наименьшей — н-гептан (его стойкость равна 0). Октановое число, характеризующее детонационную стойкость бензина, — процентное содержание изооктана в такой смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости равноценна испытуемому топливу. Например, исследуемое топливо детонирует так же, как смесь 76 % изооктана и 24 % н-гептана. Октановое число данного топлива равно 76. Октановое число определяется двумя методами: моторным и исследовательским. При определении октанового числа вторым методом в маркировке бензина добавляется буква «И». Октановое число определяет допустимую степень сжатия.
Топливный бак. На автомобиле устанавливают один или несколько топливных баков. Объем топливного бака должен обеспечивать 400—600 км пробега автомобиля без заправки. Топливный бак состоит из двух сварных половинок, выполненных штамповкой из освинцованной стали. Внутри бака имеются перегородки, придающие жесткость конструкции и препятствующие образованию волн в топливе. В верхней части бака приварена наливная горловина, которая закрывается пробкой. Иногда для удобства заправки бака топливом используют выдвижную горловину с сетчатым фильтром. На верхней стенке бака крепится датчик указателя уровня топлива и топливо заборная трубка с сетчатым фильтром. В днище бака имеется резьбовое отверстие для слива отстоя и удаления механических примесей, которое закрыто пробкой. Наливную горловину бака закрывают плотно пробкой, в корпусе которой имеется два клапана — паровой и воздушный. Паровой клапан при повышении давления в баке открывается и выводит пар в окружающую среду. Воздушный клапан открывается, когда идет расход топлива и создается разрежение.
Топливные фильтры. Для очистки топлива от механических примесей применяют фильтры грубой и тонкой очистки. Фильтр-отстойник грубой очистки отделяет топливо от воды и крупных механических примесей. Фильтр-отстойник состоит из корпуса, отстойника и фильтрующего элемента, который собран из пластин толщиной 0,14 мм. На пластинах имеются отверстия и выступы высотой 0,05 мм. Пакет пластин установлен на стержень и пружиной поджимается к корпусу. В собранном состоянии между пластинами имеются щели, через которые проходит топливо. Крупные механические примеси и вода собираются на дне отстойника и через отверстие пробки в днище периодически удаляются.
Топливный бак (а) и работа выпускного (б) и впускного (в) клапанов: 1— фильтр-отстойник; 2 — кронштейн крепления бака; 3 — хомут крепления бака; 4 — датчик указателя уровня топлива в баке; 5 — топливный бак; 6 — кран; 7 — пробка бака; 8 — горловина; 9 — облицовка пробки; 10 — резиновая прокладка; П — корпус пробки; 12 — выпускной клапан; 13 — пружина выпускного клапана; 14 — впускной клапан; 15 — рычаг пробки бака; 16 -пружина впускного клапана.
Фильтр-отстойник: 1 — топливо провод к топливному насосу; 2 — прокладка корпуса; 3 — корпус-крышка; 4 — топливо провод от топливного бака; 5 — прокладка фильтрующего элемента; 6 — фильтрующий элемент; 7— стойка; 8 — отстойник; 9— сливная пробка; 10 — стержень фильтрующего элемента; 11 — пружина; 12 — пластина фильтрующего элемента; 13 — отверстие в пластине для прохода очищенного топлива; 14 — выступы на пластине; 15 — отверстие в пластине для стоек; 16 — заглушка; 17 — болт крепления корпуса-крышки.
Фильтры тонкой очистки топлива с фильтрующими элементами: a — сетчатый; б — керамический; 1— корпус; 2— входное отверстие; 3— прокладка; 4— фильтрующий элемент; 5— съемный стакан-отстойник; 6 — пружина; 7— винт креплении стакана; 8— канал для отвода топлива.
Фильтр тонкой очистки. Для очистки топлива от мелких механических примесей применяют фильтры тонкой очистки , которые состоят из корпуса, стакана-отстойника и фильтрующего сетчатого или керамического элемента. Керамический фильтрующий элемент — пористый материал, обеспечивающий лабиринтное движение топлива. Фильтр удерживается скобой и винтом.
Топливо проводы соединяют приборы топливной системы и изготовляются из медных, латунных и стальных трубок.
Топливный насос системы питания
Топливный насос служит для подачи топлива через фильтры из бака в поплавковую камеру карбюратора. Применяют насосы диафрагменного типа с приводом от эксцентрика распределительного вала. Насос состоит из корпуса, в котором крепится привод — двуплечий рычаг с пружиной, головки, где размещены впускные и нагнетательные клапаны с пружинами, и крышки. Между корпусом и головкой зажаты края диафрагмы. Шток диафрагмы к рычагу привода крепится шарнирно, что позволяет диафрагме работать с переменным ходом.
Когда двуплечий рычаг (коромысло) опускает диафрагму вниз, в полости над диафрагмой создается разрежение, за счет чего открывается впускной клапан и наддиафрагменная полость заполняется топливом. При сбегании рычага (толкателя) с эксцентрика диафрагма поднимается вверх под действием возвратной пружины. Над диафрагмой давление топлива повышается, впускной клапан закрывается, открывается нагнетательный клапан и топливо поступает через фильтр тонкой очистки в поплавковую камеру карбюратора. При смене фильтров поплавковую камеру заполняют топливом с помощью устройства для ручной подкачки. В случае выхода диафрагмы из строя (трещина, прорыв и т. п.) топливо поступает в нижнюю часть корпуса и вытекает через контрольное отверстие.
Воздушный фильтр служит для очистки воздуха, поступающего в карбюратор, от пыли. Пыль содержит мельчайшие кристаллы кварца, который, оседая на смазанных поверхностях деталей, вызывает их изнашивание.
Требования, предъявляемые к фильтрам:
• эффективность очистки воздуха от пыли;
• малое гидравлическое сопротивление;
• достаточная пылеемкость:
• надежность;
• удобство в обслуживании;
• технологичность конструкции.
По способу очистки воздуха фильтры делятся на инерционно-масляные и сухие.
Инерционно-масляный фильтр состоит из корпуса с масляной ванной, крышки, воздухозаборника и фильтрующего элемента из синтетического материала.
При работе двигателя воздух, проходя через кольцевую щель внутри корпуса и, соприкасаясь с поверхностью масла, резко изменяет направление движения. Вследствие этого крупные частицы пыли, находящиеся в воздухе, прилипают к поверхности масла. Далее воздух проходит через фильтрующий элемент, очищается от мелких частиц пыли и поступает в карбюратор. Таким образом, воздух проходит двухступенчатую очистку. При засорении фильтр промывают.
Воздушный фильтр сухого типа состоит из корпуса, крышки, воздухозаборника и фильтрующего элемента из пористого картона. При необходимости фильтрующий элемент меняют.
Системы питания дизельных двигателей производства АЗПИ
Топливная система, собранная из качественных комплектующих, гарантирует безотказную, стабильную и экономичную работу дизельного двигателя на протяжении длительного периода времени. Однако из-за применения топлива несоответствующего качества, пренебрежения сроками выполнения регламентного технического обслуживания и использования, в первую очередь, топливных фильтров низкого качества, прецизионные изделия нередко выходят из строя раньше расчетного срока эксплуатации. В итоге перевозчики и эксплуатирующие организации вынуждены заниматься ремонтом узлов и агрегатов системы питания, решать вопрос выбора запасных частей. От их качества будет зависеть ресурс отремонтированных узлов и агрегатов, а также надежность системы питания в целом. Чтобы сделать грамотный выбор компонентов, важно не только хорошо ориентироваться в многообразии игроков рынка запасных частей, но и владеть информацией о качестве предлагаемой ими продукции. А это непросто. Ведь помимо производителей рынок насыщен фирмами-упаковщиками. Какого качества товар они предлагают – сказать сложно. Именно по этой причине выбор стоит делать в пользу тех, кто производит компоненты систем питания. Одним из таких игроков российского рынка запасных частей в сегменте топливных систем является Алтайский завод прецизионных изделий (АЗПИ). Крупнейшие мировые производители автокомпонентов размещают свои заказы на производственных площадках АЗПИ, а его продукция поставляется на сборочные конвейеры российских производителей дизельных двигателей.
Расположенный в городе Барнаул завод производит широкий спектр компонентов топливных систем: электрогидроуправляемые инжекторы, механические форсунки, распылители, управляющие клапаны, иные детали, из которых формируются ремкомплекты. Особое место в продуктовой линейке предприятия занимают различные модели электронноуправляемой системы питания Common Rail, которая предназначена для установки на современные двигатели российского производства. В частности, предприятие выпускает полнокомплектные системы для автомобилей КАМАЗ 6520. Эти «V» образные восьмицилиндровые силовые агрегаты монтируются на широкий спектр выпускаемой автозаводом техники. Отметим, что на данный момент полнокомплектные системы Altay Common Rail экологического класса Евро‑4 и Евро-5 поставляются исключительно на сборочный конвейер «КАМАЗ». Параллельно с началом конвейерных поставок положено начало по обеспечению сети авторизованных сервисных центров необходимыми запасными частями, оснасткой и методикой обслуживания.
На АЗПИ понимают, что для развития предприятия нужно делать ставку на современные системы питания, которые получили наибольшее распространение у ведущих авто и двигателестроителей. Помимо выпуска Common Rail для отечественных моторных заводов предприятие участвует в разработке и готовится к производству отдельных компонентов (насос, аккумулятор-рампа, форсунки, распылители) систем питания импортных силовых агрегатов, которые собираются на совместных предприятиях в РФ.
Выход на зарубежные рынки
Оснащенное современным технологическим и производственным оборудованием предприятие объединило под своим крылом опытных специалистов, обеспечило высокое качество выпускаемой продукции и вышло на мировые рынки. Причем речь идет не о продаже запасных частей в страны, где уже многие годы продаются и эксплуатируются российские грузовики, а о поставках деталей топливных систем для ведущих западных производителей дизельной топливной аппаратуры и торговых компаний, которые успешно работают на рынке запасных частей.
Показательно сотрудничество Алтайского завода с американской компанией Ambac Int, которая практически четверть века приобретает у АЗПИ широкий спектр продукции, в частности, форсунки и распылители для топливной аппаратуры дизельных двигателей. На сегодняшний день номенклатура отгружаемых заокеанскому партнеру деталей превышает 50 наименований.
Существенно большие объемы продукции уходят в Германию по линии совместной работы с фирмой Bosch, которая размещает свои заказы на АЗПИ. Готовая продукция с фирменной маркировкой и в брендовой упаковке с обозначением «Made in Russia» отправляется на центральный склад в г. Карлсруэ, а далее распространяется через дилерскую сеть по всему миру. Сотрудничество со всемирно признанным производителем систем питания для дизельных двигателей различной мощности и назначения открывает для российского предприятия далеко идущие перспективы в развитии. В 2016 году компания R. Bosch GmbH присвоила статус привилегированного поставщика в группе «Подразделение автомобильных запчастей. Дизельные запчасти»
Отметим, что отечественный завод производит большую часть технологического оборудования и оснастки своими силами. Для этого на предприятии есть отдельный конструкторский отдел и достаточная производственная мощность. Инженерные кадры для решения данных задач также имеются. В Барнауле, где расположен завод, работают учебные заведения, которые готовят инженеров и средний технический персонал. Выпускники вузов проходят дополнительное обучение на предприятии. Опыт и знания передаются от опытных наставников к ученикам.
Курсом на импортозамещение
Одним из самых интересных и, пожалуй, перспективных направлений развития предприятия является программа импортозамещение, которая на предприятии стартовала задолго до реализации на гос. уровне. В условиях высокой стоимости валюты и цен на зарубежные автокомпоненты производить запасные части к импортной технике в рублевой зоне стало делом выгодным. На сегодняшний день завод освоил более двухсот позиций по компонентам топливной аппаратуры, применяемой на различных моделях импортных дизельных двигателей дорожных машин и специальной техники. Так, благодаря этому владельцы популярных в России европейских грузовиков и автобусов имеют возможность практически на треть снизить затраты на приобретение деталей топливной системы. Отрадно, что останавливаться на достигнутом заводчане не намерены. Уже утверждены планы по расширению номенклатуры производимых компонентов по линии импортозамещения. В частности, речь идет о выпуске управляющих клапанов для определенных моделей форсунок и распылителей к ним.
Топливная аппаратура — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 августа 2014; проверки требуют 6 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 августа 2014; проверки требуют 6 правок.Эта статья о топливной аппаратуре поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Топливная аппаратура это общее название систем, снабжающих двигатель топливом. Топливная аппаратура является неотъемлемой частью автомобиля, как с бензиновым так и с дизельным двигателем. Часть механизмов топливной аппаратуры крепится непосредственно к двигателю.
Карбюратор[править | править код]
основная статья: Карбюратор
В настоящее время встречается только на старых машинах. В России устанавливались на легковые машины до 2005 года, а двигатели мотоциклов, бензопил, мобильных электрогенераторов оснащаются карбюраторами и в настоящее время.
Инжектор[править | править код]
основная статья: Инжекторная система подачи топлива
Инжекторная система подачи топлива начала широко внедряться в автомобилестроение с середины 80-х годов, первые же образцы относятся ещё к концу 1950-х (разработки в то время велись в СССР, США, ФРГ). В настоящее время наиболее распространенная топливная аппаратура бензиновых моторов. Достоинства: высокий кпд, надёжность, но довольно низкая ремонтопригодность в домашних условиях.
ТНВД[править | править код]
основная статья: Топливный насос высокого давления
Топливные насосы высокого давления предназначены для подачи в цилиндры дизеля под определенным давлением и в определенный момент точно отмеренных порций топлива. Располагаются обычно в развале блока (для V-образных дизелей) или на боковой поверхности блока (рядные дизели). К ТНВД топливо из бака подаётся обычно дополнительным топливным насосом низкого давления (помпочка). Давление впрыска топлива создаваемое ТНВД составляет обычно 150—220 бар, в современных двигателях до 1600 бар и выше.
Насос-форсунка[править | править код]
основная статья: Насос-форсунка
Устанавливались на некоторые дизели до 70-х годов (в США и позже). В настоящее время в развитии дизелей наблюдается тенденция к возвращению установки индивидуальных насосов топлива на каждый цилиндр.
Common Rail[править | править код]
основная статья: Common Rail
В системе Common Rail насос нагнетает топливо под высоким давлением (до 2000 бар, в зависимости от режима работы двигателя) в общую топливную магистраль, из которой топливо впрыскивается в цилиндры с помощью раздельно управляемых форсунок. Наиболее современная топливная аппаратура для дизеля. Её недостаток придирчивость к качеству топлива. Достоинство — высокий КПД.
Газобаллонное оборудование становится с каждым годом все более популярным во всех носителях от «Жигулей» до «Кайенна», но наиболее популярно среди таких носителей бензиновых моторов как например «ГАЗель» и «ПАЗ».Однако среди носителей дизельных двигателей не особо популярно изза сложности и высокой себестоимостью эксплуатации.
Топливная система летательного аппарата — Википедия
То́пливная система летательного аппарата — система силовой установки самолета для размещения топлива на самолете, выработки его в определенном порядке, подачи топлива в потребители, а также выполнения вспомогательных функций (определение ТС по ГОСТ 22945-78). То есть это группа ёмкостей для хранения запаса жидкого топлива на борту летательного аппарата с системой соединительных трубопроводов, а также система подачи топлива к двигателям и его перекачки, заправки и слива топлива, наддува и дренажа топливных баков, а также электронная система заправки, измерения и центровки. Небольшие маломанёвренные летательные аппараты имеют несложную топливную систему, тогда как высотные и скоростные — много сложнее.
Количество топлива на борту воздушного судна измеряют не в единицах ёмкости, а как вес — в килограммах (в метрической системе) или в фунтах (LBS).
..
В качестве горючего в турбореактивных и турбовинтовых двигателях самолётов и вертолётов обычно применяют авиакеросин с различными присадками или без таковых. В легкомоторной авиации с поршневыми двигателями используется высокооктановый бензин.
Небольшие самолёты зачастую имеют один или несколько соединённых между собой топливной арматурой топливных баков из алюминиевого сплава и небольшой расходный или пилотажный бак. Топливо к мотору (двигателю) поступает самотёком (за счёт земной силы тяжести). Имеется простой измеритель уровня топлива или измеритель расхода. Заправка производится через верхние горловины.
Схема расположения топливных баков современного пассажирского лайнераВ современных больших летательных аппаратах широко применяются кессон-баки, представляющие собой герметичные полости в крыле, киле или стабилизаторе, а также мягкие резиновые баки, склеенные из листовой керосиностойкой резины. Внутри мягких баков могут быть смонтированы металлические профили, для поддержания формы бака. Иногда применяются довольно сложные конструкции под названием — бак-отсек, выполняющие роль силовых элементов планера, отсеков для оборудования и одновременно являющиеся ёмкостями для топлива.
На манёвренных самолётах, например — истребителях топливные баки часто заполняются губчатым синтетическим материалом (пенополиуретаном), для предотвращения переливания топлива при эволюциях самолёта и нарушения центровки. Также губчатый наполнитель предотвращает взрыв паров топлива при повреждениях и прострелах. Для маломанёвренных летательных аппаратов внутри баков с той же целью устанавливаются жёсткие перегородки с калиброванными отверстиями.
Ту-144, рабочее место бортинженера. Справа расположены органы управления и контроля ТС (жёлтого цвета)Топливная система (ТС) большого воздушного судна обычно состоит из групп баков. Каждая группа может конструктивно состоять из нескольких емкостей (баков). Все баки оборудуются встроенными погружными электрическими топливными насосами и соединяются между собой системой трубопроводов (внутрисамолётные топливные трубопроводы окрашены в жёлтый цвет) с электрическими перекрывными 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 (или расходных отсеков внутри 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).
Некоторые самолёты имеют т. н. центровочный бак, топливо в котором никогда не вырабатывается полностью, за исключением аварийных случаев (так, например, сделано на многих самолётах КБ Туполева). В случае полной выработки или слива топлива из системы самолёт на земле просто падает на хвост, задирая вверх носовую часть.
Электрические топливные насосы условно делятся на подкачивающие — они подают топливо к двигателям, и перекачивающие — они необходимы для перекачки топлива внутри топливной системы по заданной программе. Основной топливный насос установлен на двигателе и проводится в действие механическим приводом (через коробку приводов). Электроприводной топливный насос подкачки установлен в расходном баке и создаёт необходимое избыточное давление топлива на входе в топливный насос двигателя, для предотвращения кавитации топлива на больших высотах. Все подкачивающие и перекачивающие насосы часто дублируются, и при неисправности одного насоса из пары обеспечивается полноценная работа ТС. Работа насосов (порядок их включения и исправность) контролируется по давлению топлива в трубопроводах срабатыванием соответствующего сигнализатора давления.
Дополнительный топливный бак в грузовой кабине вертолёта Ми-14Иногда перекачивающие насосы не устанавливаются вовсе, и топливо подаётся самотёком. Так, например, организована подача топлива из килевого топливного бака на Ил-62М и крыльевых баков на Бе-12.
В некоторых случаях электроприводные топливные насосы не применяются, а топливо выдавливается из баков избыточным давлением воздуха, отбираемым от компрессора маршевого двигателя (или от воздушного баллона). Так часто организуют подачу топлива из подвесных дополнительных баков.
Центробежный топливный насос постоянного тока ЭЦН-19А. Обычно применяется в качестве насоса откачки.Также все топливные баки самолёта имеют систему дренажа и наддува. Дренажная система обеспечивает сообщение надтопливного пространства бака с атмосферой и предотвращает появления разрежения в баке при выработке топлива. Чтобы при эволюциях самолёта топливо не выливалось через дренажную систему, в топливной системе могут быть установлены дренажные топливные бачки, из которых скапливающееся топливо перекачивается дополнительными насосами откачки обратно в баки. Система наддува создаёт некоторое избыточное давление в баках, для предотвращения кавитации топливных насосов.
Рабочее место бортинженера Ту-95. Верхний щиток заправки и топливных насосовЗаправка топливом может выполняться вручную с помощью раздаточного пистолета через верхние заливные горловины баков самотёком, или через стандартную 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.
В простейшем случае на борту имеется топливомер, показывающий количество топлива в баках и расходомер, определяющий текущий расход топлива силовыми установками. Топливомер измеряет массу топлива (в килограммах) в каждом баке и общую сумму топлива на борту. В качестве датчиков уровня топлива обычно применяют ёмкостные датчики (реже — поплавковые), представляющие собой цилиндрический электрический конденсатор внутри бака, включённый в плечо самоуравновешивающегося измерительного моста переменного тока. Принцип работы такого датчика основан на изменении ёмкости конденсатора при понижении уровня топлива, за счёт разницы диэлектрических свойств керосина и воздуха. Расходомер измеряет скорость потока топлива в трубопроводе посредством крыльчатки, механически привязанной к датчику частоты вращения. Чем больше скорость потока топлива в калиброванном трубопроводе, тем больше частота вращения крыльчатки и частота снимаемых с датчика электрических импульсов.
Поддержание полётной центровки выполняется вручную включением насосов перекачки в заданной очередности. Более сложные системы программного управления расходом топлива (СПУТ) самостоятельно управляют насосами перекачки в соответствии с заложенной программой. Современная аппаратура (типа СУИТ — система управления и измерения топлива) автоматизирует всё процессы заправки, управления расходом топлива в полёте (в том числе при неравномерной выработке), аварийного слива топлива, а также контролирует температуру топлива и наличие воды, и выдаёт соответствующие электрические сигналы в смежные системы (например, в САУ).
Топливный насос и клапан аварийного слива снизу на крыле, между ними — отверстие дренажа с топливного насоса.Пистолетная заправка в настоящее время осталась только на небольших самолётах и вертолётах. В основном применяется централизованная система заправки, так как этот процесс технологически проще и быстрее. Также при пистолетной заправке неизбежно попадание в баки посторонних частиц и воды (при непогоде).
Перед выполнением процедуры заправки топливозаправщик и летательный аппарат в обязательном порядке заземляются, а также соединяются меж собой металлическим тросиком металлизации, для выравнивания электрического потенциала. Это делается для предотвращения возникновения искры от статического электричества и возникновения пожара — при движении больших масс топлива с большой скоростью потока неизбежно возникает электризация конструкции.
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. Перед каждой заправкой топливом с топливозаправщика обязательно отбирается топливо для контроля качества. После каждой заправки топливом летательного аппарата 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 (присутствие воды в керосине определяется введением нескольких крупинок сухого марганцовокислого калия). Тара со слитым топливом маркируется установленным порядком, так как является отчётным материалом и хранится до следующей заправки воздушного судна.
Топливозаправщик ТЗ-22 под самолётом Ту-134Для 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.
Помимо аварийного, предусматривается эксплуатационный слив топлива из баков летательного аппарата в топливозаправщик (т. н. «раскачка»), что требуется при определённых технических работах.
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. На вертолётах для увеличения дальности полёта практикуется установка дополнительных топливных баков в грузовой кабине.
Для предотвращения пожаров и взрывов паров топлива при аварийных ситуациях (боевые повреждения или вынужденные посадки) все военные и некоторые гражданские самолёты имеют систему заполнения баков т. н. «нейтральным газом» (НГ). Обычно это азот или техническая углекислота в баллонах высокого давления, иногда применяются бортовые генераторы нейтрального газа (например, на Ил-76 или Ан-22). Нейтральный газ подаётся в баки по мере выработки топлива от той же самой топливной автоматики, управляющей порядком расхода. На пассажирских самолётах на законцовках крыла устанавливаются ударные датчики, срабатывающие при посадке «на брюхо» и вызывающие мгновенную подачу НГ в баки.
- Топливные баки и система их дренажа. Самолёт Ан-26. An-26.com
- Топливная система Ан-22
- Техническое описание самолёта Ан-2
- «Авиационное оборудование». Воениздат 1989 г. ISBN 5-203-00138-3