Паровая пробка — это проблема, вызванная изменением состояния жидкого топлива в парообразное , пока оно находится в системе подачи топлива бензиновых двигателей внутреннего сгорания . Это нарушает работу топливного насоса , вызывая потерю давления подачи в карбюратор или систему впрыска топлива , что приводит к временной потере мощности или полной остановке . Повторный запуск двигателя из этого состояния может быть затруднен. [1]
Топливо может испаряться из-за нагрева двигателя, местного климата или из-за более низкой точки кипения на большой высоте. В регионах, где зимой для улучшения запуска двигателя используется топливо с более низкой вязкостью (и более низким порогом кипения), постоянное использование специализированного топлива летом может привести к более легкому образованию паровой пробки.
Паровая пробка была гораздо более распространена в старых бензиново-топливных системах, включающих механический топливный насос низкого давления, приводимый в действие двигателем, расположенный в моторном отсеке и питающий карбюратор. Такие насосы обычно располагались выше топливного бака, напрямую нагревались двигателем и подавали топливо непосредственно в поплавковую камеру внутри карбюратора. Топливо всасывалось под отрицательным давлением ( манометрическое давление ) из линии подачи, что увеличивало риск образования паровой пробки между баком и насосом. Паровая пробка, всасываемая в топливный насос, могла нарушить давление топлива достаточно надолго, чтобы поплавковая камера в карбюраторе частично или полностью опустела, вызвав топливное голодание в двигателе. Даже временное нарушение подачи топлива в поплавковую камеру не является идеальным вариантом; большинство карбюраторов рассчитаны на работу при фиксированном уровне топлива в поплавковой камере, и снижение уровня приведет к снижению подачи топливно-воздушной смеси в двигатель.
Карбюраторные агрегаты могут неэффективно справляться с парами топлива, поступающими в поплавковую камеру. Большинство конструкций включают в себя канал выравнивания давления, соединяющий верхнюю часть поплавковой камеры либо с впускным отверстием карбюратора, либо с наружным воздухом. Даже если насос может эффективно справляться с паровыми пробками, пары топлива, поступающие в поплавковую камеру, должны быть удалены. Если это делается через систему впуска, смесь, по сути, обогащается, создавая проблему контроля смеси и загрязнения. Если это делается путем удаления наружу, результатом является прямое загрязнение углеводородами и эффективная потеря топливной эффективности и, возможно, проблема запаха топлива. По этой причине некоторые системы подачи топлива позволяют возвращать пары топлива в топливный бак для конденсации обратно в жидкую фазу или использовать активированный уголь, заполненный адсорбером, где пары топлива поглощаются. Обычно это реализуется путем удаления паров топлива из топливной магистрали около двигателя, а не из поплавковой камеры. Такая система также может отводить избыточное давление топлива от насоса обратно в бак.
Большинство современных двигателей оснащены системой впрыска топлива и имеют электрический погружной топливный насос в топливном баке. Перемещение топливного насоса внутрь бака помогает предотвратить образование паровой пробки, поскольку вся система подачи топлива находится под положительным давлением, а топливный насос работает холоднее, чем если бы он был расположен в моторном отсеке. Это основная причина того, что паровая пробка встречается редко в современных топливных системах. По той же причине некоторые карбюраторные двигатели модернизируются с помощью электрического топливного насоса рядом с топливным баком.
Паровая пробка чаще всего образуется, когда автомобиль находится в движении, поскольку температура под капотом имеет тенденцию к повышению. Паровая пробка также может образоваться, когда двигатель останавливается в горячем состоянии, а автомобиль припаркован на короткий период времени. Топливо в магистрали около двигателя не движется и, таким образом, может достаточно нагреться, чтобы образовать паровую пробку. Проблема чаще возникает в жаркую погоду или на большой высоте в любом случае.
Системы подачи топлива самотеком не защищены от паровой пробки. Многое из вышесказанного в равной степени относится к системе подачи самотеком. Если пар образуется в топливной магистрали, его более низкая плотность снижает давление, создаваемое весом топлива. Это давление обычно перемещает топливо из бака в карбюратор, поэтому подача топлива будет нарушена до тех пор, пока пар не будет удален, либо остаточным давлением топлива, которое вытеснит его в поплавковую камеру и через вентиляционное отверстие, либо паром, который остынет и снова сконденсируется.
Паровая пробка была причиной вынужденных посадок самолетов. Вот почему авиационное топливо производится с гораздо более низким давлением паров, чем автомобильный бензин (бензин). [ необходима цитата ] Кроме того, самолеты гораздо более восприимчивы из-за своей способности быстро менять высоту и связанное с этим окружающее давление. Жидкости кипят при более низких температурах в условиях более низкого давления.
Паровая пробка была обычным явлением в гонках серийных автомобилей , поскольку автомобили традиционно использовали бензин и карбюраторы. С введением требования о впрыске топлива для санкционированных NASCAR мероприятий в 2012 году паровая пробка была в значительной степени устранена.
Паровая пробка также менее распространена в других видах автоспорта, таких как гонки Формулы-1 и IndyCar , из-за использования впрыска топлива и спиртового топлива ( этанола или метанола ), которые имеют более низкое давление паров , чем бензин. Тем не менее, это не совсем невероятно, поскольку двойной сход Red Bull Racing на Гран-при Бахрейна 2022 года был вызван паровой пробкой, предположительно из-за необычно высоких температур в топливной системе. [2]
Чем выше летучесть топлива, тем больше вероятность образования паровых пробок. Исторически бензин был более летучим дистиллятом, чем сейчас, и был более склонен к образованию паровых пробок. Напротив, дизельное топливо гораздо менее летучее, чем бензин, поэтому дизельные двигатели почти никогда не страдают от паровых пробок. Однако топливные системы дизельных двигателей гораздо более подвержены образованию воздушных пробок в своих топливных магистралях, поскольку стандартные насосы впрыска дизельного топлива полагаются на несжимаемость топлива. Воздушные пробки возникают из-за утечки воздуха в топливопровод или попадания его из бака; распространенные причины включают осушение топливного бака, замену топливного фильтра или негерметичные топливные магистрали. Воздушные пробки устраняются путем проворачивания двигателя на некоторое время с помощью стартера или путем прокачки топливной системы.
Современные системы впрыска дизельного топлива оснащены самопрокачивающимися электрическими насосами, которые устраняют проблему воздушной пробки.