Brandstofsystemen van benzine- en dieselmotoren

Het aandrijfsysteem biedt de belangrijkste functie van de krachtcentrale - de levering van energie van de brandstoftank aan de verbrandingsmotor (ICE) die deze omzet in mechanische beweging. Het is belangrijk om het zo te ontwikkelen dat de motor altijd de juiste hoeveelheid benzine of diesel krijgt, niet meer en niet minder, in de meest uiteenlopende bedrijfsmodi. En bewaar uw parameters indien mogelijk zo lang mogelijk zonder de nauwkeurigheid van het werk te verliezen.

Doel en werking van het brandstofsysteem

Op grotere schaal zijn de functies van het systeem onderverdeeld in transport en dosering. De uitrusting voor de eerste omvat:

• een brandstoftank waarin een voorraad benzine of dieselbrandstof is opgeslagen;
• boosterpompen met verschillende uitlaatdrukken;
• filtersysteem voor grove en fijne reiniging, met of zonder bezinktanks;
• brandstofleidingen van flexibele en stijve slangen en pijpleidingen met geschikte fittingen;
• extra voorzieningen voor ventilatie, dampterugwinning en veiligheid bij ongevallen.

Het doseren van de vereiste hoeveelheid brandstof wordt uitgevoerd door systemen met verschillende niveaus van complexiteit, waaronder:

• carburateurs in verouderde motoren;
• motorregeleenheden met een systeem van sensoren en actuatoren;
• brandstof injectoren;
• hogedrukpompen met doseerfunctie;
• mechanische en hydraulische bediening.

Brandstoftoevoer hangt nauw samen met het voorzien van lucht aan de motor, maar toch zijn dit verschillende systemen, dus de verbinding tussen beide wordt alleen tot stand gebracht via elektronische controllers en het inlaatspruitstuk.

Organisatie van de levering van benzine

Twee systemen zijn fundamenteel verschillend die verantwoordelijk zijn voor de juiste samenstelling van het werkmengsel - carburateur, waarbij de snelheid van de benzinetoevoer wordt bepaald door de snelheid van de luchtstroom die door de zuigers wordt aangezogen, en injectie onder druk, waarbij het systeem alleen controleert de luchtstroom en de motormodi, waarbij zelf brandstof wordt gedoseerd.

carburator

De levering van benzine met behulp van carburateurs is al verouderd, omdat het onmogelijk is om ermee te voldoen aan de milieunormen. Zelfs het gebruik van elektronische of vacuümsystemen in carburateurs hielp niet. Nu worden deze apparaten niet gebruikt.

Het werkingsprincipe van de carburateur was om door de diffusors een luchtstroom naar het inlaatspruitstuk te leiden. Een speciale geprofileerde vernauwing van de diffusors zorgde voor een afname van de druk in de luchtstraal ten opzichte van de atmosferische druk. Door de resulterende druppel werd er benzine aangevoerd vanuit de sproeiers. De hoeveelheid ervan werd beperkt door de vorming van een brandstofemulsie in de samenstelling bepaald door de combinatie van brandstof en luchtstralen.

De carburateurs werden geregeld door kleine drukveranderingen afhankelijk van het debiet, alleen het brandstofniveau in de vlotterkamer was constant, dat werd gehandhaafd door de inlaatafsluitklep te pompen en te sluiten. Er waren veel systemen in carburateurs, die elk verantwoordelijk waren voor hun eigen motormodus, van opstarten tot nominaal vermogen. Dit werkte allemaal, maar de kwaliteit van de dosering werd uiteindelijk onbevredigend. Het was onmogelijk om het mengsel precies af te stellen, wat nodig was voor de opkomende uitlaatgaskatalysatoren.

Brandstof injectie

Vaste drukinjectie heeft fundamentele voordelen. Het wordt gecreëerd door een elektrische pomp die in de tank is geïnstalleerd met een geïntegreerde of externe regelaar en wordt met de vereiste nauwkeurigheid onderhouden. De waarde ervan is in de orde van verschillende sferen.

Benzine wordt aan de motor geleverd door injectoren, dit zijn magneetkleppen met verstuivers. Ze gaan open wanneer ze een signaal ontvangen van het elektronische motorregelsysteem (ECM), en na een berekende tijd sluiten ze, waarbij precies zoveel brandstof vrijkomt als nodig is voor één motorcyclus.

Aanvankelijk werd een enkel mondstuk gebruikt, dat zich op de plaats van de carburateur bevond. Zo'n systeem werd centrale of enkelvoudige injectie genoemd. Niet alle tekortkomingen zijn verholpen, dus modernere constructies hebben afzonderlijke sproeiers voor elke cilinder.

Gedistribueerde en directe (directe) injectiesystemen zijn verdeeld volgens de locatie van de sproeiers. In het eerste geval leveren de injectoren brandstof aan het inlaatspruitstuk, dicht bij de klep. In deze zone wordt de temperatuur verhoogd. Een korte weg naar de verbrandingskamer zorgt ervoor dat benzine niet kan condenseren, wat een probleem was met enkelvoudige injectie. Bovendien werd het mogelijk om de stroom te faseren, waarbij benzine strikt vrijkwam op het moment dat de inlaatklep van een bepaalde cilinder opengaat.

Het directe injectiesysteem werkt nog efficiënter. Wanneer de sproeiers zich in de koppen bevinden en rechtstreeks in de verbrandingskamer worden ingebracht, is het mogelijk om de modernste methoden van meervoudige injectie in één of twee cycli, gelaagde ontsteking en complexe werveling van het mengsel te gebruiken. Dit verhoogt de efficiëntie, maar creëert betrouwbaarheidsproblemen die leiden tot hogere kosten van onderdelen en samenstellingen. We hebben met name een hogedrukpomp (hogedrukbrandstofpomp) nodig, speciale sproeiers en ervoor zorgen dat het inlaatkanaal door het recirculatiesysteem wordt ontdaan van verontreinigingen, omdat er nu geen benzine aan de inlaat wordt toegevoerd.

Brandstofuitrusting voor dieselmotoren

Werking met compressieontsteking HFO heeft zijn eigen bijzonderheden die verband houden met de moeilijkheden van fijne verneveling en hoge dieselcompressie. Daarom heeft brandstofapparatuur weinig gemeen met benzinemotoren.

Aparte injectiepomp en pompverstuivers

De hoge druk die nodig is voor hoogwaardige injectie in sterk gecomprimeerde hete lucht wordt gecreëerd door hogedrukbrandstofpompen. Volgens het klassieke schema, aan de plunjers, dat wil zeggen zuigerparen gemaakt met minimale spelingen, wordt brandstof geleverd door een boosterpomp na grondige reiniging. De plunjers worden aangedreven door de motor via een nokkenas. Dezelfde pomp voert de dosering uit door de plunjers door een tandheugel te draaien die op het pedaal is aangesloten, en het moment van injectie wordt bepaald door synchronisatie met de gasdistributieassen en de aanwezigheid van extra automatische regelaars.

Elk plunjerpaar is via een hogedrukbrandstofleiding verbonden met injectoren, dit zijn eenvoudige veerbelaste kleppen die naar de verbrandingskamers worden geleid. Om het ontwerp te vereenvoudigen, worden soms zogenaamde pompinjectoren gebruikt, die de functies van hogedrukbrandstofpompen en sproeiers combineren vanwege de krachtaandrijving van de nokkenasnokken. Ze hebben hun eigen plunjers en kleppen.

Hoofdinjectietype Common Rail

Het principe van elektronische besturing van sproeiers die zijn aangesloten op een gemeenschappelijke hogedrukleiding is perfecter geworden. Elk van hen heeft een elektrohydraulische of piëzo-elektrische klep die opent en sluit op commando van de elektronische unit. De rol van de injectiepomp wordt beperkt tot het handhaven van de vereiste druk in de rail, die met dit principe tot 2000 atmosfeer of meer kan worden gebracht. Dit maakte het mogelijk om de motor nauwkeuriger aan te sturen en in te passen in de nieuwe toxiciteitsnormen.

Toepassing van brandstofretourleidingen

Naast de directe toevoer van brandstof naar de motorruimte wordt soms ook gebruik gemaakt van een retourafvoer via een aparte retourleiding. Dit heeft verschillende doelen, van het vergemakkelijken van de drukregeling op verschillende punten in het systeem tot het organiseren van een continue circulatie van brandstof. Onlangs wordt terugstroming in de tank zelden gebruikt, meestal is dit alleen nodig voor het oplossen van lokale problemen, bijvoorbeeld het regelen van de hydrauliek van directe injectiesproeiers.