Brandstofsysteem benzinemotor:


Op deze pagina worden de volgende onderdelen beschreven:
-Brandstoftoevoer- en retoursysteem
-Brandstoftank
-Actief koolfilter
-Elektrische brandstofpomp
-Foutsymptomen van de brandstofpomp
-Zuigstraalpomp




Brandstoftoevoer- en retoursysteem:
Het brandstoftoevoersysteem zorgt dat de brandstof vanuit de tank naar de motor verplaatst wordt. De elektrische brandstofpomp pompt de brandstof uit de tank en verplaatst de brandstof via de toevoerleiding en door het brandstoffilter naar de brandstofgalerij (ook wel brandstofrail genoemd). Op de ingang van de injectoren heerst dan de brandstofdruk. Op het moment dat een injector door de ECU wordt aangestuurd, zal de brandstof in de cilinder worden ingespoten. De drukregelaar voorkomt een te hoge raildruk. Wanneer de raildruk te ver oploopt, zorgt de drukregelaar dat de brandstof via de retourleiding weer terug naar de brandstoftank stroomt.



Bij een dalend brandstofniveau moet er dus meer lucht in de brandstoftank terecht komen; anders is er sprake van een vacuŁm, oftewel onderdruk. Andersom geldt hetzelfde; bij een stijgend tankniveau, zoals tijdens het tanken van brandstof, moet de lucht uit de tank ontsnappen. De dampen die daarbij vrijkomen, mogen niet in de buitenlucht terecht komen. Daarom wordt er gebruik gemaakt van een actief koolfilter die zorgt voor de beluchting en ontluchting van de brandstoftank. Via een tankontluchtingsslang wordt de tank middels het tankontluchtingsventiel van lucht voorzien of ontdaan.

In de volgende paragrafen worden de componenten van het brandstofsysteem van de benzinemotor beschreven.



Brandstoftank:
De functie van de brandstoftank is het opslaan van brandstof. De brandstoftank zit bijna altijd aan de achterzijde onder de auto gemonteerd, ter hoogte van de achterwielen, onder de achterbank. De tank wordt met ophangbeugels aan de carrosserie bevestigd. De brandstoftank bevindt zich nooit binnen de kreukelzone van het voertuig. De brandstoftank is vanwege het lage gewicht en de mogelijkheid om allerlei vreemde vormen aan te brengen bijna altijd van kunststof. Door de tank dusdanig te vormen zodat elke beschikbare ruimte wordt benut, wordt er een zo groot mogelijke inhoud gecreŽerd.



De brandstoftank in de onderstaande afbeelding wordt een 'zadeltank' genoemd vanwege de vorm. Deze tank zit bij een achterwiel aangedreven auto gemonteerd. In de verhoging in het midden is er ruimte gemaakt voor de cardanas. Bij een voorwiel aangedreven auto zal de tank aan de onderkant platter zijn. De brandstofpomp in de tank zorgt voor de brandstoftoevoer naar de motor. In een zadeltank wordt ook een zogenaamde zuigstraalpomp toegepast die de brandstof overhevelt naar de andere tankhelft. De werking van deze brandstofpompen worden verderop deze pagina beschreven.

Er lopen altijd 2 brandstofleidingen vanaf de tank naar de motor, namelijk een toevoerleiding en een retourleiding. De toevoerleiding voert, zoals de naam al zegt, de brandstof vanaf de brandstofpomp naar de motor. De retourleiding voert het teveel aan brandstof weer terug naar de tank. Aan de tank zit ook altijd een tankontluchtingsventiel die met een ontluchtingsslang met het actief koolfilter is verbonden.


(Afb. van een zadeltank met een actief koolfilter)



Actief koolfilter:
In de bovenstaande afbeelding staat het actief koolfilter afgebeeld. Het actief koolfilter zorgt ervoor dat de HC-emissies (brandstofdampen) niet in de buitenlucht terecht komen. Dit filter zuigt de brandstofdampen uit de tank en filtert het door het speciale absorptiekoolstof materiaal. Nadat de brandstofdampen gefilterd zijn worden deze naar de buitenlucht of naar het inlaatsysteem van de motor afgevoerd. De dampen worden gemengd bij de inlaatlucht en worden vervolgens verbrand. Zo zijn de brandstofdampen zo schoon mogelijk afgevoerd.
Het actief koolfilter kan nabij de brandstoftank gemonteerd zitten, maar soms zit deze ook onder de motorkap. Bij sommige auto's waar hij onder de kap gemonteerd zit, is soms een hoorbaar tikkend geluid hoorbaar dat vaak weg gaat en dan weer terug komt. Dat is het moment waarop het actief koolfilter werkt.

 

Elektrische brandstofpomp:
Tegenwoordig bevinden de elektrische brandstoftoevoerpompen zich in de brandstoftank. Soms worden ze buiten de tank geplaatst, namelijk tussen de tank en de brandstofrail. Het voordeel van de montage in de tank, is dat de pomp gekoeld wordt door de brandstof waarin de pomp zich bevindt.
Hieronder staat een tweetraps pomp afgebeeld. Deze zit tegenwoordig in elke auto. In deze pompen bevinden zich twee onderling onafhankelijk werkende pompen, namelijk de waaierpomp (linker afbeelding) en de tandwielpomp (rechter afbeelding). Beide pompen worden door aparte elektromotoren aangestuurd. De eerste trap voert de brandstof vanuit de tank via het filter naar het bufferreservoir. Deze heeft een inhoud van ongeveer 600 milliliter. Dit inwendige reservoir is ervoor, dat wanneer een auto een langdurige bocht maakt met een laag brandstofniveau, de tandwielpomp (2e trap) dan nog voorzien is van brandstof. Als het reservoir niet gevuld zou zijn, zou alle brandstof naar 1 kant van de tank gaan, waardoor de pomp niets meer aan kan zuigen. Op deze manier wordt dat voorkomen.
De brandstof die in het bufferreservoir zit, wordt door de tandwielpomp onder een druk van 1,2 bar (via de leiding aan het bovenste aansluitpunt) naar de motor gevoerd. Dit is goed voor een pompopbrengst van 80 liter per uur. Dit is natuurlijk veel meer dan dat nodig is. Waarom dat gedaan is wordt in de tekst onder de afbeelding uitgelegd.


(Afb. van een brandstoftoevoerpomp)

De pomp levert veel meer brandstof dan dat de motor werkelijk nodig heeft. Dat is bewust gedaan, omdat het systeem altijd onder druk moet staan. Zou het systeem drukloos zijn, dan zou de brandstof in de leidingen op kunnen warmen door invloeden van buitenaf. Er kunnen dan dampbellen ontstaan (dampbelslot). Door het systeem constant onder druk te houden wordt dit voorkomen. Dat betekent dus dat niet alle brandstof die naar voren gepompt wordt, ook daadwerkelijk gebruikt wordt. Er is daarom een retourleiding aangebracht. De drukregelaar zorgt daarvoor. Deze brandstofretourleiding loopt vanaf de motorruimte weer terug naar deze brandstofpomp. De retourbrandstof komt weer terecht in de tank.
De pomp draait dus altijd een constant toerental. Tijdens het stationair draaien van de motor, of bij het leveren van vermogen zal de opvoerpomp altijd de brandstof onder de zelfde brandstofdruk naar de motor pompen. Bij het stationair draaien van de motor zal er dus meer retourbrandstof naar de tank terug stromen dan wanneer de auto accelereert.



Foutsymptomen van de brandstofpomp:
De elektrische brandstofpomp zorgt dat de brandstof vanuit de tank naar de motor gepompt wordt. Wanneer de pomp niet meer werkt, zal de motor dus geen brandstof aangevoerd krijgen. Niet altijd is direct duidelijk dat de brandstofpomp niet meer goed functioneert. De brandstofpomp werkt in sommige gevallen nog wel, maar haalt de gewenste druk niet meer. Bij een te lage opvoerdruk kunnen de volgende symptomen ontstaan:
- Het maximale motorvermogen daalt.
- Er vindt cilinderoverslag plaats.
- Tijdens het starten slaat de motor niet goed aan.
- In de ECU staan foutcodes opgeslagen.

In veel gevallen is er een lagedruk brandstofsensor op de toevoerleiding aangebracht. Deze sensor stuurt de waarde van de brandstofdruk naar de ECU. In het geval wanneer de brandstofdruk te laag is, zal de ECU een foutcode opslaan. Indien er geen druksensor aanwezig is, dient de technicus bij problemen een manometer op de brandstofgalerij aan te sluiten. De manometer geeft de actuele brandstofdruk aan. De technicus kan dan aan de hand van de afgelezen waarde bepalen of de juiste druk gehaald wordt, of dat de druk te laag blijft.

Een te lage brandstofdruk wil niet direct zeggen dat de brandstofpomp defect is. Met een te lage voedingsspanning, een slechte massaverbinding of een slechte stekkerverbinding kan de pomp ook onvoldoende spanning krijgen om goed te werken. Bij een te lage brandstofdruk is het daarom raadzaam om de spanning op de stekker van de pomp te meten terwijl deze werkt. Haal in dit geval nooit de stekker eraf om te meten, want daarmee verbreek je de stroomkring en zal een overgangsweerstand niet resulteren in een spanningsverlies!

Voorbeeld:
Er is een overgangsweerstand aanwezig in de plusdraad. Met een V4-meting (zie onderstaand schema) kun je daar achterkomen. De V3 (spanningsverlies in de plus) geeft bijvoorbeeld 4 volt aan. Dat betekent dat de pomp 4 volt minder heeft om te werken, en bij een voedingsspanning van 12 volt dus slechts op 8 volt functioneert (meting V2). Wanneer de stekker van de pomp wordt gehaald, wordt de stroomkring onderbroken en zal de overgangsweerstand niet meer zorgen voor spanningsverlies. In dat geval wordt er in de stekker 12 volt gemeten. Er is dus alleen sprake van spanningsverlies bij een gesloten stroomkring en ingeschakelde verbruiker, dus de stekker mag tijdens het meten niet van de pomp gehaald worden. Een andere mogelijkheid is om met losgekoppelde stekker te meten onder belasting door bijvoorbeeld een losse lamp.





Zuigstraalpomp:
Zoals in de tweede paragraaf beschreven is, bestaat de zadeltank uit twee delen. De brandstofniveaus moeten aan beide kanten steeds gelijk gehouden worden. De zuigstraalpomp verplaatst de brandstof van de ene tankhelft naar de andere. De brandstof komt dan in de tankhelft terecht waar de elektrische brandstofpomp zit. De elektrische brandstofpomp verplaatst de brandstof naar de motor.

In de zuigstraalpomp heerst een onderdruk. Door brandstof door een vernauwing te laten stromen, vindt er een versnelling van de vloeistofstroom plaats (zie de onderstaande afbeelding). Daardoor ontstaat er na de vernauwing een onderdruk waarmee er brandstof aangezogen kan worden. Een zuigstraalpomp werkt met het zelfde venturi-principe als een carburateur, alleen is de venturiwerking niet via een luchtstroom, maar door een vloeistofstroom.


(Afb. van een zuigstraalpomp).

Aan de linker kant in de onderstaande afbeelding is de zuigstraalpomp zichtbaar. De grote elektrische brandstofpomp aan de rechter kant zorgt voor de aanvoer van brandstof naar de motor. Zowel in de linker, als de rechter helft van de tank zitten de tankvlotters, die zorgen voor de overdracht van het tankniveau naar de brandstofmeter op het dashboard. Deze piepschuim of licht plastic vlotter delen drijven op de brandstof. Wanneer het niveau daalt, dalen deze vlotterdelen ook. Door deze mechanische beweging beweegt er een naald over een potentiometer (een variabele weerstand). De hoogte van deze weerstanden van de linker en de rechter vlotters bepalen de brandstofmeter op het dashboard.


(Afb. van een zadeltank, uitgevoerd met zuigstraal- en elektronische brandstofpomp).