Beschouw elektronische brandstofinjectie als de digitale opvolger van de carburateur. Een computergestuurd brein regelt het mengsel in de motor. Als u het verkeerd doet, kunt u benzine verspillen en de motor beschadigen. Als je het goed doet, zoemt alles.
Carburateurs regeren al tientallen jaren. Toen kwam de elektronische brandstofinjectie. Eind jaren vijftig werd het een accessoire en in de jaren negentig standaarduitrusting. Tegenwoordig, als uw auto geen EFI in een auto heeft.
De Brandstofkaart is het hart van dit systeem. Het vertelt de computer precies hoeveel brandstof er moet worden ingespoten, op basis van realtime omstandigheden. Elke beslissing wordt genomen op basis van drie doelen:
- Prestaties: Maximaliseer snelheid en acceleratie.
- Efficiëntie: Haalt elke kilometer uit de tank.
- Emissies: Houdt de uitlaat schoon.
Begrijpen hoe deze mapping werkt, is de eerste stap bij het diagnosticeren van problemen of het maken van aanpassingen voor betere resultaten. De volgende stap is het begrijpen van de hardware die dit mogelijk maakt.
Hardware achter de kaart
Slimme kaarten zijn onmogelijk te realiseren zonder slimme hardware. EFI-systemen zijn afhankelijk van een netwerk van sensoren en actuatoren die communiceren met de motorregeleenheid (ECU).
Sensoren zijn uw ogen en oren. Controleer de luchtstroom, de motortemperatuur, de stand van het gaspedaal en het zuurstofniveau in de uitlaat. Deze informatie wordt naar de ECU gevoerd.
Actuatoren zijn de spieren. Het belangrijkste is de injector. Injecteert brandstof rechtstreeks in het inlaatspruitstuk of de cilinder. De ECU regelt hoe lang de injector open is. Deze duur wordt de pulsbreedte genoemd.
Andere onderdelen zijn onder meer de brandstofpomp, die de brandstofleiding onder druk zet, en het gasklephuis, dat de inlaatluchtstroom regelt. Elk onderdeel moet synchroon werken. Als één sensor uitvalt, is de kaart onnauwkeurig. De motor werkt niet goed. Het brandstofverbruik daalt. De uitstoot neemt toe.
U kunt uw brandstofkaart pas echt begrijpen als u weet waar de gegevens vandaan komen. Het hart van alle elektronische brandstofinjectiesystemen (EFI) wordt gevormd door de Engine Control Unit (ECU). Zie het als het brein van uw auto. Het neemt ruwe gegevens van sensoren in de motorruimte en cockpit op en zet het geluid om in beslissingen die ervoor zorgen dat de motor soepel blijft draaien.
De ECU zelf is slechts een zwarte plastic doos. Er zit een circuit in. Waar u het kunt vinden, hangt echter af van de fabrikant. Sommige mensen monteren hem in de motorruimte, vlakbij de accu. Sommige mensen verbergen het naast de stuurkolom, onder het dashboardkastje of zelfs onder de passagiersstoel. Locaties variëren. De functie niet.
Maar een brein zonder zintuigen is nutteloos. Hetzelfde geldt voor de ECU. Invoer is vereist. Er zijn veel sensoren die het gevreesde ‘check engine’-lampje kunnen aanzetten, maar slechts een bepaalde subset kan een brandstofkaart samenstellen. Dit zijn belangrijke gegevens die de ECU vertellen hoeveel gas er in de cilinder moet worden geïnjecteerd.
De sensoren die de kaart definiëren
Het vermeldt niet alle sensoren die in het voertuig zijn geïnstalleerd. Dit zijn de enige factoren die de lucht-brandstofverhouding bepalen.
- Mass Air Flow (MAF)-sensor: Deze sensor meet de hoeveelheid lucht die de motor binnenkomt. Inactief? Omdat er niet genoeg lucht is, draait de ECU de brandstof terug. Wilt u het gas opendraaien? Er stroomt lucht naar binnen. De ECU reageert door meer brandstof in te spuiten, afhankelijk van de luchtstroom. Dit houdt rechtstreeks verband.
- Zuurstof (O2)-sensoren: Deze op de uitlaat gemonteerde sensoren bewaken de motoremissies. Meer specifiek is het op zoek naar onverbrande zuurstof en brandstof. Als het mengsel te rijk of te arm is, past de ECU de injectiesnelheid dynamisch aan om de efficiëntie te verbeteren. Het is de manier waarop de ECU zichzelf corrigeert.
- Throttle Position Sensor (TPS): Deze vertelt de computer hoe hard en snel u het gaspedaal indrukt. Hoe meer je hem indrukt, hoe verder de gasklep opengaat. Bredere plaat betekent meer lucht. Meer lucht betekent dat de ECU meer brandstof moet toevoegen om de beoogde acceleratieverhouding te behouden.
- Manifold Absolute Pressure (MAP)-sensor: Deze sensor meet drukveranderingen in het inlaatspruitstuk. Het vertelt de ECU in feite hoeveel belasting de motor heeft. Gaat u een aanhangwagen trekken? Een steile heuvel beklimmen? De ECU detecteert hoge druk en weet:
dat het harder moet proberen. Hoge druk verlaagt de mate van vacuüm en de hoeveelheid ingespoten brandstof neemt snel toe.
Een lagere druk betekent minder belasting, waardoor de ECU minder brandstof produceert.
* Voertuigsnelheidssensor (VSS): Eenvoudig maar belangrijk. Het geeft de snelheid van de auto door aan de ECU. Deze gegevens passen de brandstoftoevoer aan op basis van de snelheid, maar sturen ook de snelheidsmeter en cruise control aan.
Waar is de kaart?
Met andere woorden: de hardware is al aanwezig. Er zijn sensoren die informatie verstrekken. Maar waar is de echte kaart? Het is geen fysiek object. Ik kan het niet vinden in het handschoenenkastje. Dit is het volgende stukje van de puzzel. Maak ruitjespapier klaar.
Brandstofkaart
De Brandstofkaart is in feite een 3D-raster dat is opgeslagen in het geheugen van de ECU. Dit is niet één getal. Dit is een complexe matrix van gegevenspunten. Elk punt relateert de motorbelasting (meestal bepaald door de MAP- of MAF-sensor) aan het motortoerental.
Bij lage toerentallen en lage belasting (denk aan stationair of rustig cruisen) vraagt de kaart om een zeer specifieke magere hybride. Het doel hier is efficiëntie. Maar als je bij hoge toerentallen het gas opendraait, verandert de kaart. Je hebt een rijker mengsel nodig. Waarom? Omdat er meer brandstof nodig is, is er meer brandstof nodig. De ECU scant dit netwerk miljoenen keren per seconde.
Het is niet statisch. Moderne ECU’s kunnen zich aanpassen. zij leren. Als de O2-sensor na verloop van tijd een rijke toestand meldt, kan de ECU de kaart enigszins kantelen om dit te compenseren. Wanneer u uw rijgedrag verandert, wordt de kortetermijnbrandstofaanpassing van de ECU binnen enkele seconden aangepast. De kaart vormt de basis, maar de echte magie is hoe de ECU deze in realtime verwerkt.
Dit is waar theorie de weg ontmoet. Als u dit raster begrijpt, kunt u verklaren waarom een tune uw auto sneller kan maken, hoe een slechte MAF-sensor het brandstofverbruik kan verminderen en waarom.
De motorregeleenheid (ECU) heeft geen visuele hulpmiddelen nodig om uw auto te laten rijden. Het rekent gewoon uit. Maar hoe zit het met ons mensen? Visualisatie kan helpen. Je hebt geen echt ruitjespapier nodig, maar als je het je voorstelt, wordt de logica duidelijker. Dit is een brandstofkaart. Dit lijkt op algebra op de middelbare school, maar het bepaalt hoe de auto ademt.
Beschouw een eenvoudige X-Y-as. De X-as loopt horizontaal. Het toont omwentelingen per minuut (RPM). Dat is hoe snel de interne delen van de motor draaien. Het hangt af van wat je doet. Versnellen. Stationair. Trek zware lasten.
De Y-as loopt verticaal. Vertegenwoordigt de motorbelasting. Dit is de energie die nodig is om de taak te voltooien. Hoge belasting betekent een hoge energievraag. Lage belasting betekent cruisen of stationair draaien.
Verdeel vervolgens de punten in deze grafiek. Elk punt is een specifiek rijscenario. Er zijn honderden van deze combinaties. Op elk punt beslist de ECU wat hij tegen de injectoren moet zeggen.
Overweeg om een camper met koppelschotel met snelwegsnelheid de Rocky Mountains op te trekken. De motor wordt zwaar belast. Het heeft tonnen energie nodig. De ECU verzamelt gegevens van de sensoren. Het controleert de voertuigsnelheid. Het meet de luchtinlaatdruk. Houd de temperatuur in de gaten. Het tekent een specifiek punt op dat denkbeeldige raster. De computer is geprogrammeerd om op deze exacte coördinaat te reageren. Het stuurt het signaal naar de injectoren. Er is geen input van de bestuurder vereist. Het werkt gewoon.
Terwijl de ECU de sensorgegevens op basis van de kaart verwerkt, past hij drie belangrijke variabelen aan om de motor optimaal te laten draaien.
- Brandstofdebiet: Hoeveel gas er wordt geïnjecteerd.
- Vonktiming: Wanneer de bougie ontsteekt.
- Stationair toerental: Hoe snel de motor draait wanneer hij stilstaat.
Het systeem is automatisch. Maar je kunt ingrijpen. Het is ook mogelijk om de ECU te wijzigen. Sensoren kunnen worden geüpgraded. Je kunt de kaart zelf aanpassen. Vervolgens kijken we naar het verbeteren en oplossen van problemen met het brandstofkaartsysteem.
Wijzig de brandstofkaart
Afstemmen op Drag Wins of MPG?
Over het algemeen val je in een van de twee kampen als je begint te rommelen met de brandstofkaart. Er zijn de prestatiehonden, wanhopig op zoek naar elke fractie van een seconde van hun kwartmijltijden. Dan zijn er de brandstofvragers, die graag paardenkracht inruilen voor een beter benzineverbruik.
Als je overwinningen najaagt op de dragstrip op zaterdagavond, kun je de ECU herprogrammeren om meer brandstof in de mix te gooien. Natuurlijk verspil je wat benzine. Natuurlijk zul je waarschijnlijk zien dat onverbrande koolwaterstoffen je uitlaat verstikken. Maar als het de banden laat draaien en de klok blijft lopen, is dat de afweging.
Draai het script om. Als u zich in het brandstofbesparende kamp bevindt, bent u op zoek naar een slankere lucht/brandstofverhouding. Je offert hier brute kracht op. De motor ademt minder brandstof uit, wat betere kilometers per gallon betekent. Je verbrandt minder spullen om dezelfde klus te klaren. De aftermarket weet dit ook. Er zijn verstelbare MAP-sensoren op de markt die speciaal zijn ontworpen om deze stuurprogramma’s te helpen extra efficiëntie te behalen.
De sensorval
Hier is de vangst die de meeste mensen missen. De interne gegevens van de ECU zijn slechts zo slim als de sensoren die deze voeden. Als een van die sensoren slecht is, zijn de hersenen blind. Het kan de injectoren niet correct afstellen omdat het op foutieve informatie vliegt.
Mislukkingen zijn meestal geen hightech problemen. Vaak is het gewoon een stoffige sensor. Of een gecorrodeerde elektrische verbinding. Soms komt de bedrading los. Af en toe geeft de sensor zelf de geest en begint hij afvalsignalen te verzenden.
Wat er gebeurt als de MAF faalt
Laten we teruggaan naar dat zware belastingscenario. Je sleept een camper een steile helling op in de Rockies. De motor werkt hard. Als uw Mass Air Flow (MAF)-sensor niet goed functioneert, kan deze de ECU vertellen dat er heel weinig lucht in de motor komt.
De computer gelooft het.
Het verschuift het werkpunt op de brandstofkaart op basis van deze leugen. Hij weet niet dat je meer brandstof nodig hebt om die enorme luchtstroom aan te kunnen. Het geeft niet aan dat de injectoren zich moeten openen. Het resultaat? De motor verhongert. Het voelt traag. Het mist de energie om dat gewicht te dragen, omdat het de verkeerde mix krijgt.
De brandstofkaart in de ECU kan het lucht/brandstofmengsel optimaliseren voor maximale efficiëntie en prestaties onder alle omstandigheden. Maar alleen als de sensoren de waarheid vertellen.
Veel meer informatie
Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen
-
Hoe brandstofinjectiesystemen werken
-
Hoe auto-ontstekingssystemen werken
-
Hoe automotoren werken
-
Hoe katalysatoren werken
-
Hoe benzine werkt
-
Hoe de waterstofeconomie werkt
Nog meer geweldige links
-
Autocraft-tijdschrift
-
Autostalk.com
Bronnen
-
Autocraft-tijdschrift. “EFI: massastroom versus snelheidsdichtheid.” (geraadpleegd op 18/12/2008) http://www.carcraft.com/techarticles/electronic_fuel_injection/index.html
-
PowerCard digitale brandstoftechnologie. “Veelgestelde vragen.” (geraadpleegd op 18/12/2008) http://www.powercardtuning.com/support/faqs.aspx
-
Smit, Jeff. “Gids voor het begrijpen van elektronische brandstofinjectie.” Hoge prestaties van Chevrolet. (geraadpleegd op 18/12/2008) http://www.chevyhiperformance.com/techarticles/49279_fuel_injection_basics/index.html
-
Robinson, Kelsey, et al. “Automobieltechniek: ontwerp van brandstofkaarten.” Rutgers University, 2007. (geraadpleegd op 18/12/2008) http://www.osd.rutgers.edu/gs/07papers/auto.pdf
-
Torbjörnsen, Tom. “Een spoedcursus in auto-elektronica.” Amerikaanse autoshow. (geraadpleegd op 18/12/2008) http://www.americascarshow.com/Detail.aspx?dct=54&id=3079&mid=1638
