Kiedy wjeżdżasz na stację benzynową i bez wysiłku chwytasz dyszę paliwową, słuchając bulgotu benzyny napełniającej Twój zbiornik, jesteś świadkiem cudu techniki, który większość kierowców bierze za pewnik. Skromna dysza paliwowa, urządzenie udoskonalane przez ponad sto lat innowacji, zawiera w sobie więcej wyrafinowania inżynieryjnego, niż się wydaje.

Dysza paliwowa wyprzedza sam samochód. W 1885 roku amerykański wynalazca Sylvanus Bowser z Indiany stworzył pierwszą pompę paliwa – choć nie była ona przeznaczona do samochodów. Jego oryginalna pompa „benzyny” dostarczała naftę do lamp i pieców. Kolejne ulepszenia Bowsera, w tym funkcje bezpieczeństwa i węże, ostatecznie sprawiły, że jego wynalazek nadawał się do samochodów. Jego dziedzictwo jest tak silne, że niektóre kraje nadal nazywają dysze paliwowe „bowserami”.

Norweski wynalazca John J. Tokheim niezależnie opatentował inny projekt pompy paliwa w 1901 roku, ustanawiając markę, która stała się synonimem technologii dystrybucji paliwa. Firma Tokheim została przejęta przez giganta handlu detalicznego paliwami OPW w 2016 roku, konsolidując swoją pozycję w branży.

Przed nowoczesnymi pompami pomiarowymi, wczesne dysze paliwowe posiadały przezroczyste, stopniowane szklane cylindry. Obsługa najpierw pompowała paliwo do tych widocznych komór, pozwalając klientom zweryfikować ilość przed grawitacyjnym podaniem go do zbiorników pojazdów. Ten system szkła i grawitacji zapewniał przejrzystość transakcji w erze przed standaryzowanymi pomiarami.

Wraz z postępem technologii, szklane cylindry ustąpiły miejsca małym szklanym kulom zawierającym turbiny. Wirująca turbina zapewniała wizualne potwierdzenie przepływu paliwa. Gilbarco wprowadziło pierwszą komercyjną pompę paliwa z pomiarem w 1911 roku bez tego wskaźnika wizualnego, wymagając od klientów zaufania do kalibracji właściciela stacji – świadectwo ewoluującej etyki biznesowej.

Dzisiejsze dysze paliwowe łączą w sobie zaawansowaną elektronikę z precyzyjną mechaniką. Elektroniczna „głowica” pełni funkcję mózgu, mieszcząc wbudowany komputer, który kontroluje operacje pompowania, napędza wyświetlacze i komunikuje się z systemami punktów sprzedaży stacji. Sekcja mechaniczna obsługuje rzeczywiste dostarczanie paliwa poprzez zintegrowany system silników elektrycznych, zespołów pomp, liczników, pulserów i zaworów.

W cieplejszym klimacie, szczególnie w całej Europie, wiele stacji używa pomp zanurzeniowych zainstalowanych bezpośrednio w zbiornikach paliwa. Te pompy zanurzeniowe eliminują problemy z blokadą par w gorące dni i skutecznie obsługują dłuższe odległości między zbiornikami a dystrybutorami.

Nowoczesne dysze ewoluowały poza proste dostarczanie paliwa, obecnie zawierając funkcje takie jak wybór paliwa wielokrotnego gatunku, samoobsługowe przetwarzanie płatności i systemy identyfikacji obsługi.

Prędkości tankowania różnią się znacznie w zależności od typu pojazdu. Lekkie pojazdy pasażerskie zazwyczaj tankują z prędkością około 13 galonów (50 litrów) na minutę w USA, gdzie przepisy ograniczają prędkość do 10 galonów (38 litrów) na minutę. Samochody ciężarowe tankują znacznie szybciej – do 40 galonów (150 litrów) na minutę w USA i 34 galony (130 litrów) na minutę w Wielkiej Brytanii.

Te ograniczenia istnieją z uzasadnionych powodów. Nadmierne natężenie przepływu może przeciążyć systemy odzyskiwania par pojazdów, potencjalnie powodując wycieki paliwa, które stwarzają zagrożenia dla środowiska i bezpieczeństwa. Średnica szyjki wlewu paliwa pojazdu ostatecznie określa jego maksymalne bezpieczne natężenie przepływu.

Kolorowe uchwyty na dyszach paliwowych służą ważnemu celowi, chociaż konkretne schematy kolorów różnią się w zależności od kraju. Stacje europejskie zazwyczaj używają czarnego koloru dla oleju napędowego i zielonego dla benzyny bezołowiowej, podczas gdy stacje amerykańskie często oznaczają zielony dla oleju napędowego, żółty dla etanolu E85 i inne kolory (czarny, czerwony, biały lub niebieski) dla różnych gatunków benzyny.

Aby zapobiec niewłaściwemu tankowaniu, konstrukcje dysz uwzględniają różnice fizyczne. Dysze do oleju napędowego mają większe średnice, które nie pasują do szyjek wlewu benzyny, podczas gdy dysze do benzyny ołowiowej (jeśli są nadal używane) są szersze niż ich odpowiedniki bezołowiowe. Te mechaniczne zabezpieczenia uzupełniają wizualne kodowanie kolorami.

Niektóre zaawansowane dysze paliwowe mogą mieszać dwa różne paliwa, tworząc niestandardowe mieszanki dla określonych potrzeb. Ta technologia służy wielu celom: mieszaniu oleju z benzyną do silników dwusuwowych, łączeniu paliw o wysokiej i niskiej liczbie oktanowej w celu uzyskania pośrednich gatunków lub mieszaniu wodoru ze sprężonym gazem ziemnym (HCNG).

Dla sprzedawców detalicznych technologia mieszania oferuje korzyści w zakresie zapasów. Dzięki magazynowaniu tylko dwóch paliw bazowych, stacje mogą zapewnić trzy różne gatunki, poprawiając efektywność kapitału, wykorzystanie magazynu i rotację produktów.

Dokładny pomiar paliwa pozostaje najważniejszą funkcją dyszy. Nowoczesne systemy zazwyczaj wykorzystują czterotaktowe liczniki tłokowe z enkoderami elektronicznymi, które zamieniają ruch mechaniczny na impulsy elektryczne. Tam, gdzie starsze dysze łączyły liczniki bezpośrednio z wyświetlaczami mechanicznymi, współczesne wersje tłumaczą te impulsy na odczyty cyfrowe.

Pomiar benzyny stwarza unikalne wyzwania, ponieważ ciecz rozszerza się i kurczy wraz ze zmianami temperatury – około 4,5 razy bardziej niż woda w temperaturze 68°F (20°C). Aby zapewnić uczciwość, rządy ustanawiają surowe standardy pomiarowe.

W USA, Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST) nakazuje w Podręczniku 44, że pomiary paliwa nie mogą przekraczać błędu 0,3%. W przypadku zakupu 10 galonów (37,9 litra), rzeczywista dostarczona objętość musi mieścić się w przedziale od 9,97 do 10,03 galona (37,7-38,0 litra).

Temperatura odniesienia dla pomiaru objętości benzyny wynosi 60°F (15°C). W tym standardzie 10 galonów benzyny rozszerzyłoby się do około 10,15 galona (38,4 litra) w temperaturze 85°F (29°C), ale skurczyłoby się do około 9,83 galona (37,2 litra) w temperaturze 30°F (-1°C). Chociaż objętości się różnią, zawartość energii pozostaje stała. Co ciekawe, benzyna zakupiona w temperaturze 30°F zawiera około 3,2% więcej potencjalnej energii niż ta sama nominalna objętość zakupiona w temperaturze 85°F.

Nowoczesne podziemne zbiorniki magazynowe, zazwyczaj zbudowane z uszczelnionych materiałów niemetalicznych (czasami z podwójną izolacją), pomagają stabilizować temperaturę paliwa pomimo wahań atmosferycznych. Podczas gdy temperatury powietrza mogą wahać się między 30°F a 85°F rocznie, temperatury w podziemnych zbiornikach pozostają stosunkowo stałe ze względu na właściwości izolacyjne otaczającej gleby.

Obecnie tylko Kanada wdraża automatyczną kompensację temperatury na stacjach paliw, podczas gdy Wielka Brytania przechodzi na ten system. USA nie przyjęły tej technologii, która wprowadza około 0,1% dodatkowej niepewności pomiaru.

Rządy na całym świecie utrzymują rygorystyczny nadzór nad sprzętem do dystrybucji paliwa. W USA stanowe wydziały pomiarowe testują i certyfikują dysze, nakładając kary za niezgodność. Kanadyjska agencja federalna Measurement Canada pełni podobne funkcje. Wszystkie certyfikowane dysze muszą wyświetlać daty i wyniki kontroli dla przejrzystości konsumentów.

Niektóre kraje, takie jak Meksyk, przeprowadzają niespodziewane inspekcje, aby zapobiec oszukańczym pomiarom. Te ramy regulacyjne pomagają utrzymać zaufanie publiczne do transakcji paliwowych.

Wraz z zyskiwaniem na popularności paliw alternatywnych, technologia dysz wciąż ewoluuje. Powstają stacje tankowania wodorem, z pomiarami opartymi na wadze (kilogramach), a nie objętości. Standardy amerykańskie dopuszczają błąd nie większy niż 2,0% w dystrybucji wodoru.

Inteligentne dysze zawierają coraz więcej czujników i systemów kontroli w celu zwiększenia precyzji, bezpieczeństwa i wygody. Przyszłe iteracje mogą zawierać zaawansowane odzyskiwanie par, zintegrowaną automatyczną płatność i monitorowanie jakości w czasie rzeczywistym.

• Automatyczny zawór odcinający został wynaleziony w 1939 roku przez Richarda C. Corsona, który czerpał inspirację z mechanizmów zbiorników toaletowych.
• Zawory odcinające zapobiegają wypadkom podczas odjazdu, oddzielając wąż, jeśli klient zapomni wyjąć dyszę.
• Na Tajwanie, w Australii i Wielkiej Brytanii samoobsługowe tankowanie wymaga ciągłego trzymania dyszy do momentu zakończenia tankowania lub osiągnięcia ustawionej kwoty.

Następnym razem, gdy chwycisz dyszę paliwową, pomyśl o stuleciu innowacji w swoich rękach – idealnym połączeniu inżynierii mechanicznej i kontroli elektronicznej, które dostarcza precyzyjne ilości starannie zmierzonej energii, aby utrzymać nasz świat w ruchu.