Когда вы подъезжаете к заправочной станции и без усилий берете топливный пистолет, слушая булькающий звук бензина, заполняющего ваш бак, вы становитесь свидетелем технологического чуда, которое большинство водителей воспринимают как должное. Скромный топливный пистолет, устройство, усовершенствованное за более чем столетие инноваций, содержит в себе больше инженерной сложности, чем кажется на первый взгляд.

Топливный пистолет появился раньше самого автомобиля. В 1885 году американский изобретатель Сильванус Баузер из Индианы создал первую топливную помпу – хотя она не была предназначена для автомобилей. Его оригинальная помпа для «бензина» подавала керосин для ламп и печей. Последующие улучшения Баузера, включая функции безопасности и шланги, в конечном итоге сделали его изобретение пригодным для автомобилей. Его наследие остается настолько сильным, что в некоторых странах топливные пистолеты до сих пор называют «баузерами».

Норвежский изобретатель Джон Дж. Токхейм независимо запатентовал другую конструкцию топливной помпы в 1901 году, основав бренд, который стал синонимом технологии топливораздачи. Компания Tokheim была приобретена гигантом розничной торговли топливом OPW в 2016 году, укрепив свои позиции в отрасли.

До современных счетных насосов ранние топливные пистолеты имели прозрачные градуированные стеклянные цилиндры. Операторы сначала закачивали топливо в эти видимые камеры, позволяя клиентам проверить количество, прежде чем оно самотеком поступало в баки автомобилей. Эта система со стеклом и гравитацией обеспечивала прозрачность транзакций в эпоху до стандартизированных измерений.

По мере развития технологий стеклянные цилиндры уступили место небольшим стеклянным сферам, содержащим турбины. Вращающаяся турбина обеспечивала визуальное подтверждение того, что топливо течет. Gilbarco представила первую коммерческую счетную топливную помпу в 1911 году без этого визуального индикатора, требуя от клиентов доверять калибровке владельца станции – свидетельство развивающейся деловой этики.

Современные топливные пистолеты сочетают в себе сложную электронику и точную механику. Электронная «головка» функционирует как мозг, содержащий встроенный компьютер, который управляет операциями по перекачке, управляет дисплеями и взаимодействует с системами точек продаж на станции. Механическая часть отвечает за фактическую подачу топлива через интегрированную систему электродвигателей, насосных агрегатов, счетчиков, пульсаторов и клапанов.

В более теплом климате, особенно в Европе, многие станции используют погружные насосы, установленные непосредственно в топливных резервуарах. Эти погружные насосы устраняют проблемы с паровыми пробками в жаркую погоду и эффективно справляются с большими расстояниями между резервуарами и дозаторами.

Современные пистолеты вышли за рамки простой подачи топлива, теперь они включают в себя такие функции, как выбор топлива нескольких сортов, самообслуживание при оплате и системы идентификации операторов.

Скорость заправки значительно варьируется в зависимости от типа транспортного средства. Легковые автомобили обычно заправляются со скоростью около 13 галлонов (50 литров) в минуту в США, где правила ограничивают скорость до 10 галлонов (38 литров) в минуту. Коммерческие грузовики заправляются намного быстрее – до 40 галлонов (150 литров) в минуту в США и 34 галлона (130 литров) в минуту в Великобритании.

Эти ограничения существуют по веской причине. Чрезмерная скорость потока может перегрузить системы улавливания паров транспортных средств, что потенциально может привести к разливам топлива, создающим экологическую опасность и риски для безопасности. Диаметр заливной горловины топливного бака транспортного средства в конечном итоге определяет его максимальную безопасную скорость потока.

Ручки топливных пистолетов с цветовой кодировкой служат важной цели, хотя конкретные цветовые схемы различаются в разных странах. Европейские станции обычно используют черный цвет для дизельного топлива и зеленый для неэтилированного бензина, в то время как американские станции часто обозначают зеленый цвет для дизельного топлива, желтый для этанола E85 и другие цвета (черный, красный, белый или синий) для различных сортов бензина.

Чтобы предотвратить неправильную заправку, конструкция пистолетов включает в себя физические различия. Дизельные пистолеты имеют больший диаметр, который не подходит для заливных горловин бензина, в то время как пистолеты для этилированного бензина (если они еще используются) шире, чем их неэтилированные аналоги. Эти механические средства защиты дополняют визуальную цветовую кодировку.

Некоторые современные топливные пистолеты могут смешивать два разных вида топлива, создавая индивидуальные смеси для конкретных нужд. Эта технология служит нескольким целям: смешивание масла с бензином для двухтактных двигателей, объединение высоко- и низкооктанового топлива для создания промежуточных сортов или смешивание водорода со сжатым природным газом (HCNG).

Для розничных продавцов технология смешивания предлагает преимущества в инвентаризации. Имея в наличии всего два базовых вида топлива, станции могут предоставлять три различных сорта, повышая эффективность капитала, использование хранилищ и оборачиваемость продукции.

Точное измерение топлива остается наиболее важной функцией пистолета. Современные системы обычно используют четырехтактные поршневые счетчики с электронными кодировщиками, которые преобразуют механическое движение в электрические импульсы. В то время как старые пистолеты подключали счетчики непосредственно к механическим дисплеям, современные версии преобразуют эти импульсы в цифровые показания.

Измерение бензина представляет собой уникальные проблемы, потому что жидкость расширяется и сжимается с изменением температуры – примерно в 4,5 раза больше, чем вода при 68°F (20°C). Чтобы обеспечить справедливость, правительства устанавливают строгие стандарты измерения.

В США Национальный институт стандартов и технологий (NIST) предписывает в Справочнике 44, что погрешность измерений топлива не может превышать 0,3%. При покупке 10 галлонов (37,9 литров) фактический объем поставки должен составлять от 9,97 до 10,03 галлона (37,7-38,0 литров).

Эталонная температура для измерения объема бензина составляет 60°F (15°C). При этом стандарте 10 галлонов бензина расширятся примерно до 10,15 галлонов (38,4 литра) при 85°F (29°C), но сожмутся примерно до 9,83 галлона (37,2 литра) при 30°F (-1°C). Хотя объемы различаются, содержание энергии остается постоянным. Интересно, что бензин, купленный при 30°F, содержит примерно на 3,2% больше потенциальной энергии, чем тот же номинальный объем, купленный при 85°F.

Современные подземные резервуары для хранения, как правило, изготавливаются из герметичных неметаллических материалов (иногда с двустенной изоляцией), что помогает стабилизировать температуру топлива, несмотря на колебания атмосферы. В то время как температура воздуха может колебаться от 30°F до 85°F ежегодно, температура подземных резервуаров остается относительно постоянной из-за изоляционных свойств окружающей почвы.

В настоящее время только Канада реализует автоматическую температурную компенсацию на розничных топливных станциях, в то время как Великобритания переходит к этой системе. США не приняли эту технологию, которая вносит около 0,1% дополнительной неопределенности измерений.

Правительства во всем мире осуществляют строгий надзор за оборудованием для топливораздачи. В США государственные измерительные департаменты тестируют и сертифицируют пистолеты, налагая штрафы за несоблюдение требований. Канадское федеральное агентство Measurement Canada выполняет аналогичные функции. Все сертифицированные пистолеты должны отображать даты и результаты проверок для прозрачности для потребителей.

Некоторые страны, такие как Мексика, проводят внезапные проверки для предотвращения мошеннических измерений. Эти нормативные рамки помогают поддерживать общественное доверие к топливным операциям.

По мере того, как альтернативные виды топлива набирают популярность, технология пистолетов продолжает развиваться. Появляются водородные заправочные станции, измерения которых основаны на весе (килограммах), а не на объеме. Стандарты США допускают погрешность при выдаче водорода не более 2,0%.

Умные пистолеты включают в себя больше датчиков и систем управления для повышения точности, безопасности и удобства. Будущие итерации могут включать усовершенствованную систему улавливания паров, автоматизированную интеграцию платежей и мониторинг качества в режиме реального времени.

• Автоматический запорный клапан был изобретен в 1939 году Ричардом К. Корсоном, который почерпнул вдохновение из механизмов бачков для унитазов.
• Разрывные клапаны предотвращают аварии при отъезде, разъединяя шланг, если клиент забывает вынуть пистолет.
• На Тайване, в Австралии и Великобритании самообслуживание при заправке требует непрерывного удержания пистолета до завершения заправки или достижения заданной суммы.

В следующий раз, когда вы возьмете в руки топливный пистолет, подумайте о столетии инноваций в ваших руках – идеальном сочетании машиностроения и электронного управления, которое доставляет точное количество тщательно измеренной энергии, чтобы поддерживать движение нашего мира.