Ga altijd op zoek naar ware oorzaak van problemen in uitlaatsysteem

Impact van Euro 6 op het uitlaatsysteem van dieselmotoren

Euro 6 kwam er om erover te waken dat er minder schadelijke stoffen ont­snappen uit de uitlaat van de wagen. Bij dieselmotoren gaat het vooral om CO (onvolledige verbranding), HC (onverbrande brandstofdelen), NOx (stikstofoxiden) en PM (roetdeeltjes en andere vaste bestanddelen). Dat is echter geen sinecure gebleken, vandaar de lange tijd tussen Euro 6a en Euro 6d. Wat blijkt is dat het uitlaatsysteem voor dieselmotoren voor personenwagens en voor vrachtwagens nauwer naar elkaar is toegegroeid.

Wat betekent Euro 6

Euro 6 werd ingevoerd in september 2014. Sindsdien moet elk voertuig dat een nieuwe homologatie ondergaat aan deze norm vol­doen. In vergelijking met de voorgaande stap, is er vooral een forse vermindering van NOx-deeltjes en PM nodig om conform te zijn. Er leek letterlijk en figuurlijk geen vuiltje aan de lucht. Tot het schandaal rond de sjoemelsoftware roet in het eten kwam gooien. Hieruit bleek dat er maar weinig voertuigen waren met een Euro 6-label die effectief voldeden aan de norm door de optimalisaties die constructeurs toepasten op hun testvoertuigen. Bij de NEDC-test was er te veel speling mogelijk in rijweerstand, gewicht van het voertuig en gemonteerde accessoires. De nieuwe WLTP-test bracht daar verandering in. Voor­taan wordt er beter aangesloten op de dagelijkse praktijk buiten het labo dankzij de hogere snelheden, de langere rijtijden, de hogere acceleraties … Maar dat betekende dat ook de constructeurs terug naar de tekentafel moesten om het uitlaatsysteem efficiënter dan ooit te maken.

De dieselpartikelfilter

De dieselpartikelfilter, ook wel bekend als roetfilter, heeft als taak zoveel mogelijk partikels tegen te houden, zodat ze niet in de atmosfeer terechtkomen. Roetfilters zaten oorspronkelijk enkel op dieselmotoren, maar vandaag maken ze ook de overstap naar benzinemotoren om daar voor minder roetdeeltjes te zorgen. Om hun werking te verbeteren, doen de constructeurs een beroep op andere, duurdere materialen, zoals vanadium. Dat maakt de roetfilter tot een duur onderdeel. Bij sommige constructeurs zal na de dieselpartikelfilter zelfs een EGR-klep voorzien worden om gezuiverde uitlaatgassen terug te voeren naar de inlaat, dit wordt ook wel een lagedruk-EGR genoemd. Voertuigen zullen er zelf voor zorgen om de roetfilter te laten regenereren. Door het gebruik van duurdere materialen kan dit aan lagere temperaturen dan vroeger (400 °C in plaats van 600 °C). Hierdoor moet de motor minder belast worden of met minder extra na-inspuitingen voorzien worden, met minder oliekwaliteitsvermindering tot gevolg. Wanneer dit na enkele pogingen niet gebeurt, kan er in de werkplaats een geforceerde regeneratie gebeuren. Dit komt eigenlijk neer op een proces van schoonbranden. Als dit niet meer helpt, kan de dieselpartikelfilter ook een reinigingsproces ondergaan. Pas dan moet u kijken om hem te vervangen. Waak er dan wel over dat u de juiste oorzaak ervan weet, zodat deze ook aangepakt kan worden want de oorzaak kan zich buiten het uitlaatsysteem bevinden.

Integratie EGR-klep

Een eerste toevoeging aan de verbrandingslijn is de EGR-klep (exhaust gas recirculation), nu standaard op alle dieselmotoren aanwezig. Door de zuurstofarme uitlaatgassen terug te brengen naar de verbrandingskamer van de motor zal er een verlaging plaatsvinden van de temperatuur en bijgevolg ook van de NOx-uitstoot. Het nadeel? De vervuiling met roet, olie, partikels … kan ook de werking van de EGR-klep hinderen of volledig blokkeren. Dit heeft veel te maken met het rijgedrag van de bestuurder. Voor een goede verbranding en een minimale vervuiling zal de temperatuur hoog genoeg moeten zijn. Dat gebeurt enkel bij voldoende belasting. M.a.w., wie elke dag de snelweg neemt, zal minder problemen hebben met de EGR-klep dan iemand die zich enkel in het stadsverkeer begeeft. Voor een optimaal effect van de EGR-klep moeten de rijomstandigheden dus goed zijn.

Voordelen 

• Goedkoop
• Geen extra onderdelen nodig

Nadelen

• Verhoogd brandstofverbruik
• Impact onvoldoende om toe te passen op alle motoren

Integratie SCR-systeem

Voor een tweede aanpassing gingen de con­structeurs de mosterd halen bij de grote broertjes. Vrachtwagens werken al jaar en dag met een SCR-systeem. Selectieve katalytische reductie is een chemisch proces dat wordt gebruikt om de rookgassen die ontstaan bij een verbrandingsproces te ontdoen van stikstofoxiden (NOx). Zo blijft er een mengsel over van water, ammoniak en stikstof. In veel gevallen staat dit beter bekend onder de merknaam AdBlue. SCR wordt geïntegreerd net na of net voor de dieselpartikelfilter. Het is een waterhoudende ureumoplossing. Het ge­halte aan ureum is vastgelegd op 32,5%. Om te weten of het reservoir over de juiste concentratie beschikt, kan men zelf eenvoudig de test doen door een aantal druppels te laten vallen op een refractometer en vervolgens naar het licht te kijken. Het percentage zal meteen zichtbaar zijn. Voldoet dit niet, leeg dan de tank volledig. Het SCR-systeem beschikt over zijn eigen stuurdoos die dan communiceert met de motorstuurdoos.

Opletten met opslag

Deze oplossing vraagt toch wel om met de nodige omzichtigheid behandeld te worden. Bij -11 °C zal ze immers bevriezen, bij temperaturen boven 30 °C zal de kwaliteit snel af­nemen. Een correcte opslag is dan ook op zijn plaats. Verder zal ze bij contact met de buitenlucht kristalliseren, wat kan leiden tot het dichtslibben van leidingen of lekken in de in­jector. Het bijtanken van AdBlue gebeurt dan ook het beste in de werkplaats en niet door de particulier zelf. Deze zal melding krijgen dat een bijvulling zich opdringt. Wanneer hij deze waarschuwingen negeert zal de wagen niet meer starten van zodra de tank leeg is. Hij zou dan immers niet meer onder Euro 6 vallen. De tankinhoud ligt gemiddeld tussen 8 en 25 liter bij personenvoertuigen en tot enkele tientallen liters bij industriële voertuigen. Het verbruik evenaart ongeveer 8 à 10% van het dieselverbruik voor vrachtwagens en 1 liter per 1.000 km voor personenwagens.

Voordelen 

• Zeer efficiënte reductie van Nox
• Mogelijkheid om de hoeveelheid EGR te beperken

Nadelen 

• Zeer duur en complex systeem (opslag, verwarming en inspuitsysteem)
• Extra running cost

Integratie van NTC

NTC staat voor NOx Trap Catalyst en zal ook stikstofoxiden gaan afvangen. Hij is specifiek ontworpen om de problemen te vermijden waar EGR en SCR tegenaan lopen. Door middel van adsorptie zal een stof zoals zeoliet deze als een spons opnemen. Van zodra ze gevuld is, moet er dan een proces van zuivering of regeneratie gebeuren. De reactie gebeurt dan niet met een andere vloeistof zoals bij SCR maar kan met diesel plaatsvinden. De NOx zal dan omgezet worden in water en stikstof. Dit kan ook in combinatie met SCR gebeuren voor een nog verdere reductie van het NOx-gehalte. Er wordt dan vaak gesproken over SCR met LNT (Lean NOx Trap). Dit vraagt wel om een hoge temperatuur (600 à 700 °C).

Voordelen

• Minder complex systeem dan SCR
• Niet nodig om AdBlue te tanken, gebruikt enkel diesel
• Mogelijkheid om hoeveelheid EGR te beperken

Nadelen 

• Vervuiling van de NTC door zwavel
• Is afhankelijk van de motorbelasting, werkt dus niet altijd

Extra sensoren

Het uitlaatsysteem is een bijzonder complexe materie geworden omdat het een samenspel is van mechanische en chemische processen. Sensoren zijn dan ook een onmisbaar stukje van de puzzel. De laatste jaren werd het aantal sensoren in een uitlaatsysteem zeker verdrievoudigd. Wat is er allemaal aan­wezig? Een lambdasonde, NOx-sensoren, temperatuursensoren, kwaliteitssensor voor AdBlue, druksensoren … Sinds Euro 6d moet een deeltjesteller bijvoorbeeld verplicht aan­wezig zijn. Die zal gaan meten hoeveel roet er nog uit de uitlaat komt. De grootste uitdaging met al deze sensoren is dat er een en hetzelfde lampje op het dashboard kan gaan branden, waar verschillende oorzaken achter schuilgaan. Het is dan ook belangrijk om met het diagnoseapparaat de verschillende waar­den te controleren. Die parameters verschillen per merk en per voertuig. Leg ze dus altijd tegen de juiste referentiewaarden om de oor­zaak van een defect op te sporen.

Wat kan u doen?

De meerprijs van een dieselwagen ten op­zichte van een benzinewagen kan voor een groot stuk teruggebracht worden tot het uitlaatsysteem. Dat is de laatste jaren dichter naar de motor geschoven om te kunnen profiteren van de temperaturen die zich daar ontwikkelen. Het vergt vaak speciale gereedschappen om alle componenten op elkaar af te stemmen en de juiste flow en wervelingen te krijgen. Hoewel de systemen die zijn toegevoegd om de Euro 6-norm te halen, niet per se om extra onderhoudswerkzaamheden vragen, dragen ze wel bij tot een grotere complexiteit van de verbrandingslijn.
Een defect kan meerdere oorzaken hebben en moet dus grondig worden onderzocht om geen onnodige vervangingen of herstellingen te doen. Wat zijn de temperaturen? Hoe heeft de druk zich opgebouwd? … Een vier- of vijfgasanalyse voor elk onderhoud kan een uitstekende indicatie geven van wat er aan de hand is.
Vergeet niet om bij het werken aan het uitlaatsysteem steeds de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen aan te trekken. De zware metalen in de roetfilter zijn giftig en moeten dus met de nodige voorzichtigheid worden behandeld.
Daarnaast zal u uw klanten ook beter moeten adviseren over welke motor bij hun rijgedrag past. Motoren hebben vandaag meer ver­mogen dat minder benut wordt. Om geen problemen te krijgen met de uitlaatlijn is het belangrijk dat een diesel voldoende kilometers kan malen. 

In samenwerking met Educam, het kennis- en opleidings­centrum van de autosector en aanverwante sectoren