Moderne auto's kunnen niet meer zonder computer. Vooral de wat oudere generatie betreurt soms dat moderne auto's helemaal vol zitten met geavanceerde elektronica. Al die nieuwerwetse elektronica biedt beslist ook voordelen. In 5 delen zullen we de werking en het belang van de ECU onder de loep nemen. In dit eerste deel leiden we de functie van de ECU in en leggen we uit hoe de brandstofinjectie plaatsvindt.
Hoewel het waar is dat de samenstelling van het lucht-brandstofmengsel ook vroeger goed geregeld kon worden met de carburateur, kleefden daaraan ook belangrijke nadelen. Bij het afstellen van een carburateur moest je namelijk van tevoren kiezen wat je ermee wilde bereiken: meer vermogen, een zuiniger brandstofverbruik of lagere emissiewaarden. Het was niet mogelijk om alle drie optimaal af te stellen. Dat kan wel met computergestuurde brandstofinjectie. Als je werkelijk alles uit een motor wilt halen, is de computer dan ook een noodzakelijk kwaad. Daarmee zijn we meteen aanbeland bij het onderdeel van moderne motoren dat de motormanagementmodule of ECU genoemd wordt (ECU staat voor Engine Control Unit).
De ECU is een buitengewoon geavanceerd apparaat waarmee het mogelijk geworden is om een motor binnen veilige grenzen veel beter te laten presteren. Zelfs kleine motoren kunnen dankzij de ECU enorme prestatieverbeteringen bereiken.
In dit artikel besteden we aandacht aan het motormanagement, waarbij we vooral dieper ingaan op de ECU. Je zult hierdoor beter begrijpen hoe het mogelijk is een ECU anders af te stellen en hiermee bijvoorbeeld meer vermogen te creëren.
Vermogen opwekken uit benzine en lucht
Sterk vereenvoudigd werkt een verbrandingsmotor door een mengsel van benzine en lucht naar de cilinders te voeren, dat mengsel in de cilinders samen te persen en het vervolgens te ontsteken met een vonk. Voordat de ECU zijn intrede deed, werd de samenstelling van het lucht-brandstofmengsel geregeld met de carburateur en werd de ontsteking geregeld met de bobine. Deze twee onderdelen waren in de loop van tientallen jaren geoptimaliseerd en voldeden redelijk goed. In de late jaren 60 werden de uitlaatgasemissie en het brandstofrendement echter onderworpen aan nieuwe regelgeving, die inhield dat auto's schoner moesten rijden en een lager brandstofverbruik moesten halen. Deze nieuwe regels waren de belangrijkste oorzaak van de grootschalige invoering van computergestuurde brandstofinjectie en ontsteking.
Brandstofinjectie
Maar waarom heeft een motor brandstofinjectie nodig om schoon en efficiënt te lopen? Om die vraag te kunnen beantwoorden, moeten we eerst wat meer weten over lucht-brandstofmengsels, vermogen en uitstoot. Benzine bestaat uit moleculen die koolstof en waterstof bevatten (en ook wat andere stoffen, onder meer om de kleppen schoon te houden). Wanneer de koolwaterstofmoleculen in de cilinder worden verbrand, ontstaat er druk die de zuiger omlaag duwt om de motor aan te drijven.
Als het mengsel onvoldoende zuurstof bevat, verbrandt niet alle benzine en gaat er vermogen verloren. Andersom neemt een teveel aan zuurstof de plaats van benzine in en gaat er ook op die manier vermogen verloren. Dit is een sterk vereenvoudigde voorstelling van zaken, maar illustreert wel het punt dat lucht en benzine in de juiste verhouding gemengd moeten worden om een optimale verbranding van benzine te verkrijgen.
Voor benzine bedraagt deze verhouding 14,7 op 1. Dit wordt ook wel de ideale stoichiometrische verhouding genoemd. Om één gram benzine volledig te verbranden is 14,7 gram lucht nodig. Je zou kunnen denken dat het probleem daarmee is opgelost: je hoeft alleen een systeem te bedenken dat die verhouding constant houdt en klaar is kees!
Helaas steken motoren niet zo eenvoudig in elkaar. Om verschillende redenen komt het meeste vermogen vrij bij een rijk mengsel (ongeveer 12,5:1). En om het nog moeilijker te maken, wordt het beste rendement behaald bij een arm mengsel (iets meer dan 15:1). En dan hebben we nog niet eens rekening gehouden met de uitstoot. ZIPtuning past de originele waarden in de ECU zo aan dat er op vele vlakken meer profijt wordt gehaald uit de motor. In deel twee van deze miniserie gaan we het hebben over de uitstoot en de methode van brandstofinjectie. Dus houd je mailbox in de gaten en stay tuned!