Stöchiometrie en lambdaregeling
Een verbrandingsmotor werkt als een grote luchtpomp die brandstof gebruikt om te draaien en vermogen te genereren voor de voortbeweging. De sleutelfactor in dit proces is het lucht-brandstofmengsel. Om de efficiëntie te maximaliseren en de uitstoot te minimaliseren, streeft de ECU (motorregeleenheid) naar een stöchiometrische lucht-brandstofverhouding (14,7:1 voor benzine) – het punt waarop de brandstof volledig wordt verbrand en er geen overtollige zuurstof overblijft. Deze ideale toestand wordt weergegeven door Lambda = 1,0. De zuurstofsensor in de uitlaatgassen (lambdasonde) meet voortdurend het zuurstofgehalte in de uitlaat, waardoor de ECU de brandstoftoevoer dynamisch kan aanpassen en zo een optimaal evenwicht onder wisselende omstandigheden kan garanderen.
Nauwkeurig brandstofbeheer met ECU's
Moderne motoren vereisen een nauwkeurige regeling van brandstof en ontsteking om te voldoen aan de eisen op het gebied van prestaties, brandstofverbruik en emissies. De ECU bewaakt verschillende variabelen om de ideale lucht-brandstofverhouding te berekenen, waaronder:
- de belasting van de motor
- de temperatuur van de motor, lucht en brandstof
- de kwaliteit en druk van de brandstof
- de turbodruk of inlaatspruitstukdruk
Bij het accelereren past de ECU de brandstofinjectie aan om een goede verbranding te behouden. Sensoren zoals de luchtmassameter (MAF) en de turbodruksensor (als de motor een turbo heeft) meten de binnenkomende lucht en de vullingsgraad van de cilinders, wat een realtime aanpassing van de brandstoftoevoer mogelijk maakt. Deze dynamische regeling zorgt voor maximaal vermogen wanneer dat nodig is, terwijl de efficiëntie van de motor behouden blijft tijdens het rijden op kruissnelheid. Bij dieselmotoren is de regeling van het lucht-brandstofmengsel bijzonder belangrijk, omdat dit de belangrijkste manier is om het vermogen van een dieselmotor te regelen. In plaats van de motorbelasting te regelen met een gasklep, zoals bij benzinemotoren, worden dieselmotoren geregeld door de ingespoten hoeveelheid brandstof. Hoewel een dieselmotor technisch gezien een stöchiometrische lucht-brandstofverhouding heeft, wordt deze nooit bereikt, aangezien de dieselmotor wordt bestuurd door variabele lucht-brandstofverhoudingen. Deze kunnen variëren van 100:1 bij stationair toerental tot 16:1 bij volgas met turbogevoede inlaatlucht.
Een delicaat evenwicht
Door de strenge huidige emissievoorschriften draaien motoren het grootste deel van de tijd op lambda = 1,0. Sommige motoren slagen er zelfs in om op arme lucht-brandstofmengsels te draaien (lambda > 1,0), wat zeer efficiënt is maar ongewenste bijwerkingen kan hebben. Een daarvan is de hogere productie van NOx-gassen als gevolg van de zeer hoge verbrandingstemperatuur. Deze gassen zijn als broeikasgas ongeveer 300 keer schadelijker dan CO₂. Daarom verbiedt de nieuwste EU6e-verordening NOx-emissies van meer dan 60 mg/km voor benzinemotoren en 100 mg/km voor dieselmotoren, gebaseerd op de WLTP-norm.
In situaties met lage en gemiddelde belasting worden motoren zo afgesteld dat ze zo efficiënt mogelijk werken, maar in situaties met hoge belasting en bij volgas is lambda = 1,0 niet langer haalbaar. Met een hoger risico op kloppen (pingelen) of ontstekingsfouten en een stijging van de temperatuur in de cilinders en het uitlaatsysteem, kan het gebruik van een rijk lucht-brandstofmengsel (lambda < 1,0) deze effecten verzachten. Het injecteren van overtollige brandstof in de cilinders, die niet zal verbranden, absorbeert feitelijk warmte en koelt de cilinders en uitlaatgassen. De extra brandstof creëert ook een klopvaster mengsel in de verbrandingskamer, wat zeer gunstig is bij hoge belasting en prestaties. De lucht-brandstofverhouding voor optimale prestaties kan worden berekend als 12,6:1, wat overeenkomt met lambda = 0,86.
AutoTuner: het potentieel van de ECU ontketenen
Bij AutoTuner begrijpen we dat de juiste lucht-brandstofverhouding een delicaat evenwicht is, maar ook een van de belangrijkste parameters voor effectieve en prestatiegerichte motortuning. Met tools zoals AutoTuner is het nog nooit zo eenvoudig geweest om toegang te krijgen tot de gegevens van uw ECU en de gewijzigde parameters naar de regeleenheid te schrijven, waardoor iedereen de wereld van tuning en herprogrammering kan betreden.
