Soorten EGR-kleppen, hun functies en mogelijke defecten

Noodzakelijk voor emissienormen en gezondheid

EGR-kleppen spelen een belangrijke rol in het beperken van schadelijke emissies. Dit motorcomponent reduceert de uitstoot van NO_x (stikstofoxiden) door de hoeveelheid zuurstof in de motor en de temperatuur van ontbranding te verlagen. Ook deze kleppen kunnen echter problemen vertonen en nood hebben aan vervanging. Deze reeks overloopt de functie, werking, diagnose en vervangingsprocedure van EGR-kleppen. Deel 1 behandelt het functioneren en het vertonen van mogelijke defecten.

Functie

EGR staat voor 'exhaust gas recirculation', wat goed de lading van deze kleppen dekt. Door zich (gedeeltelijk) te openen zorgen ze er namelijk voor dat uitlaatgassen van het uitlaatspruitstuk opnieuw worden geïntroduceerd in het inlaatspruitstuk, waar de gassen gemengd worden met verse lucht. Dit heeft een dubbel effect. Enerzijds verlaagt dit het zuurstofgehalte in het lucht-brandstofmengsel. NO_x wordt namelijk geproduceerd wanneer stikstof en zuurstof worden gecombineerd, dus minder zuurstof leidt tot minder NO_x.

Anderzijds zorgt deze herintroductie voor lagere verbrandingstemperaturen in de motor, wat eveneens een cruciale rol speelt in het creëren van NO_x. Hoe hoger de temperatuur, hoe meer NO_x wordt aangemaakt. EGR-kleppen zetten dus dubbel in op minder schadelijke uitstoot, wat ten goede komt aan onze gezondheid. Deze gassen zijn namelijk erg schadelijk voor het ademhalingssysteem. De EGR-kleppen dragen ook bij aan het halen van de immer strikte Europese emissienormen.

soorten

Benzine en diesel

Er zijn meerdere soorten EGR-kleppen. Een eerste onderscheid bestaat tussen benzine- en dieselmotoren. In beide types vervullen EGR-kleppen essentieel dezelfde functie. Voor dieselmotoren zijn er echter twee types kleppen afhankelijk van de druk: hoog of laag.

Bij hogedrukkleppen worden uitlaatgassen met hoog debiet en veel roet omgeleid door een EGR-klep vooraleer ze de roetfilter binnenkomen. De gassen worden dan herleid naar het inlaatspruitstuk. Een vacuüm wordt gecreëerd door een secundaire klep in het inlaatspruitstuk.

EGR-kleppen zetten dubbel in op minder schadelijke uitstoot

Bij de lagedrukvariant worden uitlaatgassen die reeds door de roetfilter gepasseerd zijn, omgeleid naar het inlaatspruitstuk via een leiding. Dit gas is bijna volledig vrij van roet, maar heeft een lager debiet.

Intern en extern

Voor beide soorten motoren bestaat er echter nog een ander onderscheid. Zo is er sprake van 'interne' en 'externe' recirculatie. Bij de eerste soort vindt de menging van het uitlaatgas en het verse lucht-brandstofmengsel in de verbrandingsruimte plaats. Hierbij is de uitlaatgasrecirculatiehoeveelheid eerder gering en kan deze ook maar beperkt worden beïnvloed. Pas sinds de ontwikkeling van de variabele distributie kan de recirculatiehoeveelheid belasting- en toerentalafhankelijk worden beïnvloed.

'Externe' uitlaatgasrecirculatie maakt gebruik van een extra leiding tussen het uitlaatspruitstuk en het inlaatspruitstuk en werkt ook via de EGR-klep.

Pneumatisch en elektrisch

Op mechanisch vlak zijn er verschillende EGR-kleppen: 'pneumatische', 'elektrische' en 'elektrische met koeling'. De eerste soort heeft een diafragma gecontroleerd door een vacuüm. Dit type is afhankelijk van de belasting van de motor en de daarmee verbonden inlaatbuisonderdruk voor aansturing van de vacuümdoos. Er bestaan versies met één of twee membranen.

Om meer invloed op de hoeveelheid uitlaatgasrecirculatie te krijgen, werden vaak pneumatische terugslag- en drukbegrenzingskleppen, evenals vertragingskleppen ingebouwd. Enkele systemen houden tevens rekening met de uitlaatgastegendruk als regeldruk voor de vacuümdoos. In sommige situaties wordt de uitlaatgasrecirculatie volledig uitgeschakeld. Dit wordt mogelijk gemaakt door de inbouw van elektrische omschakelkleppen in de aanstuurleiding.

Elektrische kleppen worden daarentegen gecontroleerd door geïntegreerde elektronica. Deze kleppen worden direct door de controle-unit van de motor aangestuurd en kunnen veel preciezer worden geregeld. Ze zijn bovendien onafhankelijk van de inlaatbuisonderdruk. Geïntegreerde sensoren (potentiometers) herkennen de klepstand, wat een exacte regeling en korte insteltijden mogelijk maakt.

Er bestaan ook elektrische kleppen met een koelunit om de temperatuur van de uitlaatgassen nog verder te verlagen. Deze koeling hangt af van de hitte-uitwisseling van de motorkoelvloeistof die vloeit doorheen het gascircuit van de EGR-koeler. Het vloeien van beide media is gescheiden en de motorkoelvloeistof vermindert de temperatuur van de uitlaatgassen.

Een ventiel reguleert het debiet van de uitlaatgassen doorheen de koeleenheid, afhankelijk van de noden van de motor. Dit ventiel kan pneumatisch of elektronisch geactiveerd worden. Het beperken van de doorstroom van de uitlaatgassen heeft op zich ook voordelen: de ideale werkingstemperatuur van de motor wordt sneller bereikt, vooral bij een koude start. Het geluid dat vrijkomt bij de verbranding wordt ook beperkt bij een koude motor. Emissies van hydrokoolstoffen in de opwarmmodus worden ook gereduceerd.

Drukomvormers en thermische kleppen

Drukomvormers regelen de benodigde onderdruk voor de EGR-klep. Zij passen de onderdruk aan de actuele belasting van de motor aan, zodat de vastgelegde recirculatiehoeveelheid nauwkeurig kan worden aangehouden. Ze worden mechanisch of elektrisch aangestuurd.

Thermische kleppen hebben een gelijkaardige taak als de drukomvormers, maar werken op basis van temperatuur. Drukomvormers en thermische kleppen kunnen worden gecombineerd.

Defecten

Oorzaken

Er zijn verschillende factoren die bijdragen tot een defecte EGR-klep. De voornaamste redenen zijn een opeenstapeling van roet, te korte rijafstanden, defecte gloeibougies, het verkeerde lucht-brandstofmengsel en abnormale olie of oliedamp die de verbrandingskamer binnenkomt. Te hoge temperaturen van de uitlaatgassen en een oververhitte motor spelen eveneens een belangrijke rol. Deze thermische factoren kunnen immers de behuizing van de EGR-klep doen barsten en interne componenten kunnen gaan smelten.

Door olienevel en roet uit het uitlaatgas krijgt de klep roetaanslag en wordt de diameter van de klepopening in de loop der tijd kleiner tot deze uiteindelijk volledig wordt afgesloten. Hierdoor neemt de gerecirculeerde hoeveelheid uitlaatgas gestaag af, wat zich weerspiegelt in het uitlaatgasgedrag. Dit proces wordt nog eens versterkt door de hoge thermische belasting.

Ook het slangenstelsel voor de onderdruk is vaak de oorzaak van optredende fouten. Door lekkages gaat de benodigde onderdruk voor de EGR-klep verloren en wordt de klep niet meer geopend. Een EGR-klep die vanwege een gebrek aan onderdruk niet meer functioneert, kan natuurlijk ook door een defecte drukomvormer of een niet correct werkende thermische klep worden veroorzaakt.

EGR-kleppen maken deel uit van een groter systeem

Belangrijk om te onthouden is het feit dat EGR-kleppen deel uitmaken van een groter systeem. Defecten van deze kleppen zijn meestal het gevolg van aanverwante componenten die stukgaan, in plaats van de klep op zich. Het is dus cruciaal om de EGR-klep steeds binnen het grotere geheel te beschouwen. Het is dikwijls niet afdoende om de klep gewoon te vervangen: dit lost het vaak onderliggende probleem niet op. Een bredere diagnostische blik is noodzakelijk.

Symptomen en gevolgen

Bij dergelijke defecte klep zal doorgaans het waarschuwingslampje van de motor branden. Andere symptomen zijn het niet stabiel stationair draaien van de motor, plots trekken van het voertuig, zwarte rook uit de uitlaat, een kloppend geluid en verminderde prestaties of verhoogd brandstofgebruik. Bovendien kan een EGR-klep die niet langer sluit ervoor zorgen dat de motor niet meer start.

Een defecte EGR-klep is niet per se een groot probleem, maar moet wel aangepakt worden. Bij nalatigheid kan het namelijk de roetfilter beschadigen bij dieselvoertuigen. Residu kan ook gevormd worden in het inlaatspruitstuk en de inlaatkleppen kunnen vast komen te zitten. Dit laatste kan op zijn beurt de turbo beschadigen, vermogen doen verliezen of de motor zelfs doen stoppen.

Lees ook delen 2 en 3 om meer te weten te komen over het controleren op defecten van het EGR-systeem en het (de)monteren van EGR-kleppen!

Met medewerking van Hella Benelux, NGK Spark Plug, Nissens