باک خودرو

سیستم سوخت‌رسانی خودرو ها از اجزا مختلف و متفاوتی تشکیل شده است. اما همه سیستم‌ها دارای مخزنی برای نگهداری سوخت هستند. در این مقاله در مورد انواع باک‌های ذخیره سوخت مطالبی ارائه خواهد شد.

باک خودرو یا مخزن سوخت (Fuel tank)

وظیفه مخزن سوخت ایجاد شرایط استاندارد برای ذخیره سوخت خودرو برای طی حداقل مسافت تعیین شده برای آن گروه خودرو (سواری – SUV – کامیونت …) است. معادل انگلیسی آن Fuel tank است. در ایران برای مخزن سوخت از کلمه باک استفاده می‌شود که از عبارت روسی ” toplivnyy bak” به معنی مخزن سوخت استخراج شده است. باتوجه‌به فراوانی استفاده از کلمه باک، در این مقاله نیز از این معادل استفاده می‌شود.

مشخصات مخزن سوخت

باک خودرو نیز مانند هر قطعه دیگر دارای مشخصات مختلف است؛ اما چند خصوصیت نسبت به سایر ویژگی‌ها دارای اهمیت بیشتری هستند شکل 1 این موارد را نشان می‌دهد.

شکل 1- ویژگی‌های مهم باک

ایمنی مهم‌ترین و اصلی‌ترین ویژگی باک خودرو به شمار می‌رود. این ویژگی سایر موارد را تحت‌تأثیر خود قرار می‌دهد. ایمنی ارتباط مستقیم با نوع سوخت نیز دارد؛ بنابراین طبیعی است که شرایط مخزن سوخت بنزین و CNG با هم کاملاً متفاوت باشد.
حجم باک خودرو کاملاً تحت‌تأثیر انرژی سوخت و ابعاد خودرو است. هرچه خودرو بزرگ‌تر حجم باک نیز بزرگ‌تر خواهد بود. از نظر جنس معمولاً باک‌ها به دودسته فلزی و پلیمری تقسیم می‌شوند. خودروهای سواری امروزی عموماً برای کاهش وزن خودرو از باک‌های پلیمری استفاده می‌کنند. (شکل 2)

سمت راست: باک فلزی                 سمت چپ: باک پلیمری
شکل 2- دسته‌بندی جنس باک

همانطور که در شکل 2 نیز مشاهده می‌شود گاهی باک‌ها را طوری طراحی می‌کنند که دارای دو بخش ذخیره باشد (شکل 2 سمت راست) گاهی در بازار این باک‌ها به باک پالانی نیز معروف هستند.

محل نصب باک خودرو نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. شکل 3 فاکتورهای مهم در تعیین محل نصب باک را نشان می‌دهد.

شکل 3- موارد مهم در انتخاب محل باک

در خودرو‌های سواری معمولاً باک در فاصله صندوق عقب تا زیر صندلی عقب محل قرارگرفتن باک در نظر گرفته می‌شود. در اتوبوس‌ها معمولاً زیر شاسی تقریباً در نیمه خودرو فضایی برای باک تعبیه می‌شود. شکل 4 و 5 محل نصب باک روی خودرو سواری و اتوبوس را نشان می‌دهد.

1- باک 2- در ورودی باک
شکل 4- محل قرارگرفتن باک در خودرو سواری

شکل 5- محل قرارگرفتن باک اصلی و کمکی در یک خودرو سنگین (Benz – 500 Le)

اجزا باک خودرو

شاید در دید اول باک خودرو یک مخزن ساده به نظر برسد؛ اما همین مخزن ساده اجزا مختلف دارد. شکل 6 نمونه‌ای از بخش‌های نوعی باک را نشان می‌دهد

1- لوله پر کن باک 2- محل نصب پمپ و گیج 3- لبه برای استحکام 4- صفحه‌های ضد تلاطم
5- مجاری عبور سوخت 6- مجرای تخلیه 7- پیج تخلیه 8- خروجی از باک
شکل 6- نمونه‌ای بخش‌های بدنه باک خودرو

شکل 6 نمونه بسیار ساده از باک خودرو است. بدنه باک فرم مکعب مستطیل مانند دارد. جهت افزایش استحکام بدنه از برجستگی‌های لبه مانند (شماره 3) استفاده شده است تا بدنه باک نسبت به تنش‌های مختلف مقاومت داشته باشد.
برای اینکه در ترمزها یا شتاب‌های ناگهانی سوخت داخل باک دچار تلاطم نشد داخل آن صفحات ضد تلاطم (شماره 4) قرار داده شده است تا انرژی تلاطم را بگیرد.
این باک از نوع فلزی است در برخی از باک‌های فلزی مجزای تخلیه جهت (شماره 6) سرویس و نگهداری و انجام برخی تعمیرات در نظر گرفته می‌شود که آن را با کمک پیچ تخلیه (شماره 7) مسدود می‌کنند. اگرچه در باک‌های از نوع پلیمری این مجرای تخلیه وجود ندارد.
صفحه‌های ضد تلاطم می‌تواند فرم‌های مختلفی داشته باشد به‌عنوان‌مثال شکل 7 مدل باک تیبا را نشان می‌دهد.

1- صفحات ضد تلاطم 2- مجرای حرکت سوخت
شکل 7- مدل باک تیبا

باک‌های نوع پالانی بسیار پیچیده‌تر از نوع ساده هستند. به‌عنوان‌مثال باتوجه‌به اینکه پمپ‌بنزین در یک سمت قرار خواهد گرفت چگونه سوخت ازیک‌طرف به سمت پمپ‌بنزین کشیده شود؟ نحوه گردش بخارات چگونه خواهد بود؟ اینها سؤالاتی هستند که پیچیدگی این نوع باک‌ها را نشان می‌دهد. شکل 8 نمونه‌ای برش خورده از ارتباطات داخل یک باک دوطرفه را نشان می‌دهد.

1- کانکتور پمپ و گیج 2- ماژول پمپ‌بنزین 3- لوله ورودی پمپ‌بنزین 4- پمپ 5 و 6- محوطه ذخیره سوخت
7- گیج سوخت 8- شیر تعادل حجم سوخت 9- کانکتور گیج 10- شیلنگ فشار بالای تعادل سوخت
11- شیلنگ فشار پایین تعادل سوخت 12- شیلنگ خروجی از باک به موتور
شکل 8- مدار داخلی نوعی باک دوطرفه

همانطور که مشاهده می‌شود در هنگام سوخت‌گیری از مسیر ورودی باک (A) سوخت وارد محوطه سمت راست (شماره 5) می‌شود. با پرشدن سوخت در محوطه اول، از طریق فاصله میانی دو محفظه (B) سوخت به سمت محوطه دوم نیز جاری خواهد شد و در نهایت هر دو محوطه طی فرایند سوخت‌گیری پر خواند شد.
با روشن‌شدن پمپ‌بنزین، سوخت داخل ماژول پمپ‌بنزین (شماره 2) از طرق پمپ (شماره 4) کشیده شده سه مسیر خروجی خواهد داشت یکی مجدداً به ماژول پمپ بر می‌گردد و دومی از طریق شیلنگ مسیر فشارقوی به سمت محوطه دوم رفته و تعادل سوخت را در طرفین حفظ کرده و مجدداً به ماژول پمپ‌بنزین بر می‌گردد.
مسیر سوم از طریق باز کردن شیر سوپاپ کنترل تعادل به سمت مجرای خروجی باک هدایت می‌شود. تا زمانی که حجم طرفین نامتعادل باشد سوپاپ کنترل فشار مقدار خروجی سوخت از باک را کنترل کرده تا طرفین باک زودتر به تعادل برسند. (البته باتوجه‌به فعال‌بودن ماژول پمپ‌بنزین در تمامی حالت این وضعیت در زمان بسیار کوتاهی فعال خواهد بود و طرفین به‌سرعت به تعادل خواهند رسید).

تجهیزات خارجی باک خودرو

آنچه تا این زمان اشاره شد تجهیزات داخلی واحد باک خودرو بود. مجموعه باک دارای تجهیزات خارجی نیز است که شکل 9 نمونه از این تجهیزات را نشان می‌دهد.

1- در باک 2- گلویی بالایی باک 3- شیلنگ تهویه سمت گلویی 4- گلویی پایینی 5- اتصال آب‌بندی 6- باک
7- تسمه نگهدارنده 8- شیلنگ به سمت پمپ‌بنزین (بیرون باکی) 9- شیلنگ برگشت سوخت 10- شیلنگ کنیستر
11 – سیم گیج باک 12- شناور گیج 13- واحد گیج باک 14- صفحات افزایش استحکام 15- محفظه انبساط
16- حباب‌گیر 17- شیلنگ اصلی تهویه 18- شیر یک‌طرفه
شکل 9 – باک خودرو و متعلقات جانبی

همانطور که در شکل 8 مشاهده می‌شود تجهیزات زیادی روی واحد باک نصب می‌شود. آنچه در این شکل قابل‌مشاهده است. تجهیزات مربوط به کنترل بخارات سوخت (EVAP) است که شامل حباب‌گیر (شماره 16) و تجهیزات مربوط به آن که شامل شیلنگ‌های رابط (شماره 17) و شیر یک‌طرفه (شماره 18) است. بخش دیگری از تجهیزات کنترل بخارات سوخت که مدار مرتبط با کنیستر (شماره 10) نیز در شکل وجود دارد.

واحد فرستنده گیج سوخت که معمولاً نوعی رئوستا است و با کمک شناور آن، میزان سوخت داخل باک نیز اندازه‌گیری می‌شود نیز از دیگر تجهیزات مورداستفاده روی باک است.

یکی از مواردی که در شکل 9 قابل‌مشاهده است مجرای تهویه (هواگیری) گلویی باک (شماره 3) است. همانطور که در شکل قابل‌مشاهده است این شیلنگ بین بخش بالایی باک و ابتدای گلویی ورود سوخت است.
وجود این مجرا در هنگام سوخت‌گیری سبب تهویه بهتر بخارات موجود در باک شده و احتمال سرریز ناگهانی سوخت به دلیل پرشدن فضای باک با بخارات سوخت را کاهش می‌دهد. گرفتگی، پاره شدن این مجرا سبب بروز مشکل در هنگام سوخت‌گیری و یا استشمام بوی سوخت خواهد شد.

در باک خودرو یکی از بخش‌های مهم در مجموعه باک است. معمولاً باک‌ها باید مجاری کنترل فشار باک داشته باشد. اگرچه همه باک‌های امروزی به کنیستر و (گاهی) حباب‌گیر دارند؛ اما وجود سوپاپ‌ها کنترل فشار روی در باک نیز ضروری به نظر می‌رسد مخصوصاً در باک‌های که از نوع پلیمری هستند امکان دارد افزایش فشار داخل باک سبب ایجاد نشتی از لبه‌هایی که پلاستیک‌ها به همجوش خورده‌اند بشود. شکل 10 نمونه از در باک را نشان می‌دهد.

شکل 10- در باک تیبا

یکی دیگر از تجهیزات مورداستفاده در باک خودرو، سوپاپ اطمینان قطع سوخت در هنگام واژگونی است. هدف استفاده از این سوپاپ جلوگیری از خروج بنزین از باک در هنگام واژگونی شدن خودرو است (Safty valve) محل قرارگیری این شیر بالای باک است.

شکل 11- دو نمونه از شیر اطمینان روی باک خودرو

مجموعه باک چه از نظر تجهیزات داخلی و چه از نظر تجهیزات خارجی یکی از اجزا مؤثر در سیستم سوخت‌رسانی خودروها به شمار می‌رود. نظر به اهمیت تجهیزات جانبی روی باک تمامی آنها در یک مقاله مجزا تشریح خواهد شد