Weet je nog, onze uitleg over de werking van katalysatoren en lambda-sondes? We komen nu een stap dichterbij het motorblok, en leggen uit hoe moderne injectie werkt. Interessant, want zonder elektronische injectie zouden moderne drieweg-katalysatoren niet functioneren, en zouden lambda-sondes overbodig zijn.
Waarom injectie en geen ‘ouderwetse’ carburatie?
Bij een carburateur stroomt lucht door een vernauwing. Die vernauwing geeft een drukverlaging en daardoor wordt benzine aangezogen. Een eenvoudig proces, waaraan tijdens het rijden niets is af te stellen. En juist dat laatste is het probleem. Want wanneer je een motor optimaal wilt laten functioneren, dan wil je de motorafstelling ook optimaal aan de omstandigheden aanpassen. Rijd je op grote hoogte, in lucht waarin minder zuurstof zit, dan wil je ook minder benzine toevoegen. Is het koud, dan wil je weer iets meer benzine, omdat het mengsel dan lastiger ontbrandt. En natuurlijk zijn er emissienormen, die niet te halen zijn zonder katalysator. Om die te laten werken, moet het benzineluchtmengsel beurtelings iets te arm en iets te rijk staan.
Al deze bovenstaande ‘eisen’ zijn met een carburateur niet in te willigen. Vandaar dat elektronisch geregelde injectiesystemen noodzakelijk zijn.
De injectoren
Omdat de brandstof bij een injectiesysteem niet meer wordt aangezogen, moet deze via een brandstofpomp worden toegevoerd. Tegenwoordig heeft elke cilinder zijn eigen injector(en), die in het gasklephuis is ondergebracht, zeg maar wat vroeger de carburateur was. In het geval van dubbele injectoren per cilinder (op het plaatje links groen omcirkeld) zitten er injectoren vóór en na het gasklephuis, de bovenste is dan vaak een douche-injector, die pas bij hogere toerentallen wordt ingeschakeld.
Met deze injectoren wordt vaak sequentieel – dus om de beurt – een kleine hoeveelheid benzine ingespoten, die genoeg is voor een enkele verbranding. De sequentiële injector is dus in feite een kraantje, dat wordt opengezet wanneer er benzine moet worden ingespoten. Dat gebeurt met behulp van een spoel, die in het injectorhuis is geplaatst. Als de injector moet inspuiten, geeft de motormanagementcomputer een spanningspuls aan de injectorspoel. Die spoel wordt daardoor magnetisch. In het hart van de spoel zit een magnetische staaf. Die is verbonden met een naald, die het inspuitgaatje van de injector afsluit. De naald wordt door een veertje op zijn plek gehouden. Als de spoel magnetisch wordt, wordt de naald omhoog getrokken, waardoor het injectorgat wordt vrijgegeven. Doordat het injectorgaatje erg klein is en de brandstofdruk hoog, vernevelt de benzine heel fijn en kan deze snel verdampen. De inspuitduur – doorgaans tussen de twee en acht milliseconden – bepaalt hoeveel benzine er wordt ingespoten.
Computerbrein
Bij elektronische injectiesystemen bepaalt de motormanagementcomputer wanneer de injectoren open gaan en hoe lang. De computer zal dus een aantal dingen moeten weten om uit te rekenen wanneer hij hoeveel brandstof moet inspuiten. Dat doet hij met behulp van elektronische sensoren. Om te bepalen hoeveel lucht de motor inademt, wordt vaak gebruik gemaakt van een gasklepsensor. Die geeft aan hoe ver de gasklep openstaat. De computer ‘weet’ hoeveel lucht er bij een bepaald toerental en die gasklepstand naar binnen stroomt. Dat toerental meet de computer met behulp van een krukassensor. Dat is een spoeltje dat reageert op stalen tanden die op het vliegwiel of op een ander draaiend voorwerp staan. Wanneer er een tand langs het spoeltje komt, verandert het magnetisch veld in het spoeltje. Dat geeft een elektrische spanning, net als bij een dynamo. Hoe vaker er een tand langskomt, hoe hoger de frequentie van de spanningspulsen is. Door een tand weg te laten of een extra grote tand te plaatsen, ontstaat er een afwijkende puls bij een bepaalde krukasstand. Daaruit kan de computer ook het bovenste dode punt bepalen, zodat hij weet hoeveel milliseconden voor het volgende bovenste dode punt hij moet inspuiten.
Mappings
De juiste inspuithoeveelheid en het juiste inspuitmoment zijn in de fabriek op een testbank vastgesteld en in het geheugen van de motormanagementcomputer opgeslagen. Het bestand dat in het geheugen staat, wordt ook wel een mapping genoemd. Met die mapping is de boordcomputer er echter nog niet. Dit zijn slechts basiswaarden, die al naar gelang de omstandigheden nog kunnen worden bijgestuurd. Zo kan het injectiesysteem corrigeren voor buitenluchtdruk, ram-air-luchtdruk, buitenluchttemperatuur, koelvloeistoftemperatuur, pingelsensoren of tractiecontrole. Het mooie is natuurlijk ook dat er geen choke meer nodig is: als de koelvloeistofsensor een lage temperatuur aangeeft, wordt het mengsel automatisch verrijkt en het stationair toerental verhoogd.
Binnenkort zullen we de ‘oude’ carburateur onder het daglicht brengen.
Meer techniek? Dat vind je hier.
Tekst: Peter Aansorgh
