Brandstofpomp benzinemotor

Onderwerpen:

  • Algemeen
  • Mechanisch aangedreven benzinepomp
  • Elektrische opvoerpomp
  • Foutsymptomen van de brandstofpomp
  • Hogedruk brandstofpomp

Algemeen:
De brandstofpomp is een onderdeel van het brandstofsysteem. De toegepaste componenten worden beschreven op de pagina brandstofsysteem benzinemotor.
In een voertuig met een benzinemotor kunnen drie types brandstofpompen worden toegepast: de mechanisch aangedreven pomp, elektrische opvoerpomp en de hogedruk brandstofpomp. Op deze pagina wordt de werking en toepassing van iedere pomp beschreven.

Mechanisch aangedreven benzinepomp:
Bij benzinemotoren die waren voorzien van een carburateur, werd vaak een mechanisch aangedreven benzinepomp toegepast. In de afbeelding is de mechanisch aangedreven brandstofpomp van een klassieke Land Rover motor uit de jaren ’70 te zien, waar in 2017-2018 een ombouwproject naar een computergestuurd motormanagementsysteem op is toegepast. De brandstofpomp is rood omcirkeld.

De aandrijving vindt plaats door een excentriek die door de nokkenas wordt bediend. Het bedienen van de tuimelaar zorgt ervoor dat het membraan in het midden omlaag wordt getrokken. De onderdruk in deze ruimte zorgt voor het openen van de zuigklep. De brandstof stroomt via de zuigklep in de brandstofkamer. Zodra het excentrische deel van de nokkenas verder draait, drukt de veer het membraan weer terug op zijn plaats. De overdruk in de brandstofkamer zorgt ervoor dat de persklep opent en de brandstof met een verhoogde druk de pomp verlaat. Via een leiding komt de brandstofpomp in de carburateur terecht.

Wanneer de auto een lange tijd heeft stilgestaan en/of de vlotterkamer in de carburateur onvoldoende benzine bevat, kan met een hefboompje aan de mechanische brandstofpomp de benzine worden opgepompt. De hefboom is, net als de tuimelaar in de afbeelding, aangesloten op het membraan. Deze is niet zichtbaar in de afbeelding.
Vaak zijn de benzinepompen uitgevoerd met een kijkglas dat tevens dient als bezinkruimte. Dit kijkglas moet geregeld worden schoongemaakt. Het systeem met carburateur en mechanische brandstofpomp, vooral de uitvoeringen met een lange aanzuigleiding, zijn gevoelig voor vaourlock (dampbelslot).

Elektrische opvoerpomp:
Voertuigen met elektronische inspuiting maken gebruik van een elektrische opvoerpomp. De brandstofdruk is een stuk hoger: 3 bar met de elektrische pomp t.o.v. 0,3 bar met de mechanische brandstofpomp; dus tien keer zo hoog. Ook schakelt de pomp al direct in bij het inschakelen van het contact. Het brandstofsysteem wordt dus direct op de goede druk gebracht voordat de motor is gestart.

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 maximaal 3 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.

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 schema) kun je daar achter komen. 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 worden gehaald. Een andere mogelijkheid is om met losgekoppelde stekker te meten onder belasting door bijvoorbeeld een losse lamp. 

Hogedruk brandstofpomp:
De hogedruk brandstofpomp van een benzinemotor met hogedruk inspuiting wordt bijna altijd aangedreven door de nokkenas van de motor. De pomp zit dan boven op het klepdeksel en is makkelijk te bereiken. Bij reparaties kan de pomp makkelijk gedemonteerd worden (waarbij eerst de brandstofrail drukloos gemaakt moet worden). De pomp werkt niet op “timing” zoals bij een hogedrukpomp (lijnpomp) van een dieselmotor.

De afbeelding is van een V8 motor met 8 injectoren. De brandstofpomp zit op het klepdeksel gemonteerd (in de afbeelding is het klepdeksel niet zichtbaar). Via de brandstoftoevoer leiding (4) wordt de brandstof vanuit de opvoerpomp in de tank met een druk van 5 bar naar de beide hogedrukpompen toegevoerd. Wanneer de nokkenas de plunjer in de brandstofpomp induwt, wordt er een pompslag gemaakt. De brandstof wordt nu onder een hoge druk in de leiding (9) geperst. Via deze leiding komt de brandstof in de brandstofrail (ook wel brandstofgalerij genoemd), waar het zich onder gelijke druk verdeeld over de hogedrukleidingen (7) van iedere injector.

Elke injector heeft een stekkeraansluiting. Hiermee wordt elke injector aan het motorregelapparaat (ECU) verbonden. De ECU bepaalt volgens de kernvelden (die berekend worden met de ingaande signalen zoals temperatuursensoren en toerentalsensoren) wanneer en hoe lang de injector inspuit. De inspuitdruk ligt vaak rond de 200 bar met een maximum druk van rond de 250 bar (afhankelijk van merk/type).
Op elke brandstofrail zit altijd een raildruksensor, welke de druk in de rail constant bewaakt. Deze gegevens worden naar de ECU gestuurd, die met deze gegevens de hogedrukbrandstofpomp aanstuurt. De ECU bepaalt dan of de druk van de brandstofpomp verhoogt, verlaagd of gelijk moet blijven.

Hogedruk brandstofpomp

Via lagedruk aansluiting A komt de brandstof van de opvoerpomp in de tank binnen. Deze brandstof komt in compensatieruimte 1. Via de hoeveelheidsregelklep 5 komt de brandstof in de brandstofkamer.
De zuiger 4 wordt door de nokkenas aangedreven. De zuiger staat (in de neutrale stand) in de onderste positie, omdat de veer deze naar onderen drukt. De nokkenas drukt de zuiger tegen de veerkracht in naar boven. De brandstof wordt door de hogedruk terugslagklep de leiding (via aansluiting B) ingeperst. De drukbegrenzingsklep (3) opent als de inspuitdruk te hoog is. Wanneer deze klep (deels) geopend wordt bij een drukopbouw van de zuiger, komt de brandstof weer deels terug naar de brandstofkamer. De druk wordt dan verlaagd, omdat bij een volledig geopende klep de brandstofdruk vóór en achter de zuiger gelijk is. Vanuit aansluiting B komt de brandstof via de brandstofrail bij de injectoren aan, die aan het einde van de compressieslag de brandstof inspuiten.

Klik hier om naar de pagina van de hogedruk brandstofpomp van de dieselmotor te gaan.