Brandstofinjectie: hoe werkt het bereiden van het mengsel?
Brandstofinjectie is een methode voor het bereiden van een mengsel van brandstof en lucht voor verbrandingsmotoren. Het brandstofinjectieprincipe bestaat uit het injecteren van brandstof in de inlaatpijp, het inlaatkanaal, de kamer, de cilinder of de compressieruimte door een kleine opening of een injectormondstuk.
Om het meest geschikte mengsel te creëren, wordt de brandstof voor het mondstuk gecomprimeerd tot een hogere druk dan de druk in de ruimte waarin deze wordt geïnjecteerd. Door de hogere druk en het kleine formaat van het mondstuk wordt de brandstof verneveld tijdens de injectie, wat het mogelijk maakt om de vorming van het mengsel te versnellen.
Inhaltsverzeichnis
De uitzondering is het oudste pneumatische injectiesysteem, waarbij brandstof met ongewijzigde druk via een mondstuk met behulp van een persluchtstroom in de verbrandingskamer wordt gevoerd. Tegenwoordig wordt dit brandstofinjectiesysteem echter niet meer gebruikt.
Het injectieapparaat zorgt voor brandstofinjectie. Deze wordt gebruikt voor het transporteren en vernevelen van brandstof en heeft tot taak ervoor te zorgen dat de exacte hoeveelheid brandstof wordt geleverd, op het exacte tijdstip volgens de huidige vereisten voor de prestaties van de motor.
Het injectieapparaat bestaat uit:
- Brandstoftank
- Verbindingsleiding
- Brandstoftemperatuursensor
- Transportpomp
- Brandstofreinigers (brandstoffilter)
- Injectiepomp
- Persleiding
- Compressor
- Persluchtketel
- Gecomprimeerde brandstoftank
- Drukregelaar
- Injector
- Control unit
- Overige componenten
Het is echter mogelijk dat niet alle vermelde componenten altijd aanwezig zijn, afhankelijk van het injectieconcept en het motortype.
Transportpomp:
Het is mogelijk niet aanwezig op alle injectieapparaten. Bij sommige oude injectie-apparaten werd de transportpomp vervangen door een hoogte-opstelling van het brandstofcircuit zodat de brandstoftank hoger kwam te liggen dan de injectiepomp.
De brandstof werd van de brandstoftank naar de injectiepomp getransporteerd, waardoor de zwaartekracht deze overstroomde.
Compressor en persluchttank:
Deze componenten waren alleen aanwezig bij het pneumatische brandstofinjectiesysteem, dat, zoals ik al zei, tegenwoordig niet wordt gebruikt.
Naar het type motor, concept en constructie van brandstofinjectie onderscheiden we:
Brandstofinjectie voor een benzinemotor:
1. Indirecte brandstofinjectie
Het is een methode om een mengsel te bereiden voor ontstekingsmotoren. Bij indirecte injectie gaat de brandstof onder druk door het mondstuk, wat leidt tot een fijne verneveling van de brandstof tot kleine deeltjes en zorgt voor een snelle verdamping.
Injectie en mengselvorming vindt plaats vóór de inlaatklep, pijp of kanaal. Aangezien brandstof niet rechtstreeks in de cilinder wordt geïnjecteerd, wordt dit indirecte injectie genoemd.
Lucht-brandstofverhouding: hoe beïnvloedt dit de motorprestaties?
De belangrijkste taak van indirecte injectie is het creëren van het meest homogene mengsel van brandstof en lucht in de juiste verhouding. Voor conventionele motoren met vonkontsteking die zijn uitgerust met een driewegkatalysator, is het juiste stoichiometrische mengsel een mengsel waarin de lucht-brandstofverhouding λ = 1.
2. Directe brandstofinjectie
Bij directe brandstofinjectie wordt de brandstof rechtstreeks in de cilinder gespoten, waardoor de gelaagdheid van het mengsel actief kan worden gecontroleerd. Een benzinemotor met directe injectie verbrandt een homogeen, maar ook een inhomogeen (gelaagd) mengsel.
Een homogeen mengsel spuit tijdens de inlaatslag een dosis brandstof λ = 1 in de verbrandingskamer. Bij een gelaagd mengsel wordt tijdens de compressieslag de brandstof in de geroerde lucht geïnjecteerd, waardoor er plaatselijk een homogeen mengsel ontstaat in het gebied van de bougie.
Bougies: hoe werken ze en wat is hun levensduur?
Er is echter een mager mengsel in de andere ruimtes van de cilinder en de lucht-brandstofcoëfficiënt is daarom λ > 1. Verbranding met een teveel aan lucht (arm mengsel) maakt het mogelijk om het brandstofverbruik te verminderen.
Brandstofinjectie voor dieselmotoren:
1. Indirecte (kamer)brandstofinjectie
Bij kamerinjectie wordt de brandstof in een kamer (gecreëerd in de cilinderkop) geïnjecteerd, waar deze door hoge temperatuur en druk ontbrandt en verder gaat in de hoofdverbrandingskamer.
Dieselmotoren met indirecte brandstofinjectie hebben een hoger brandstofverbruik en een lager vermogen dan dieselmotoren die zijn uitgerust met directe brandstofinjectie. Hun voordeel is echter een minder veeleisende constructie en minder gevoeligheid voor brandstofkwaliteit.
2. Directe brandstofinjectie
Brandstof wordt met directe injectie direct in de verbrandingskamer gespoten, waar deze door hoge temperatuur en druk ontbrandt. Directe brandstofinjectie wordt uitgevoerd voor dieselmotoren met behulp van een injectiesysteem met een drukreservoir - een common rail afgekort als CR of het PD - Pumpe Duse-systeem (creëert hoge druk direct in de injectoren).
In het geval van benzinemotoren, waar de hoeveelheid mengsel de motorprestaties regelt, heeft brandstofinjectie verschillende voordelen in vergelijking met de carburateurmethode om het mengsel te bereiden, zoals een hoger motorvermogen, lager brandstofverbruik, lagere emissies en een gelijkmatige verdeling van de mengsel.
Carburateur: Hoe werkt dit apparaat?
Carburateurs zijn bedoeld voor het mengen van lucht en brandstof in de vereiste hoeveelheid en verhouding volgens de motorbelasting en het toerental. Het motorvermogen wordt geregeld door directe luchtstroomregeling, die indirect de brandstofstroom regelt omdat de carburateur ze in een constante verhouding mengt.
De dieselmotor regelt het vermogen echter direct door de hoeveelheid brandstof, wat betekent dat dieselmotoren met carburateur niet bestaan.