Techniek: De uitlaatgasrecirculatie bij benzinemotoren met directe injectie

Benzinemotoren met directe injectie stoten in deellastwerking versterkt stikstofoxide uit vanwege het hogere zuurstofgehalte in de verbrandingskamer. De reden: De zuurstof in de omgevingslucht gaat bij ongeveer 300°C en onder hoge druk, een verbinding aan met de in de omgevingslucht aanwezige stikstof. Hierdoor ontstaat het giftige stikstofoxide (NO_x). Dit moet worden vermeden. De uitlaatgasrecirculatie voert de uitlaatgassen (weer) terug in de verbrandingskamer waardoor het zuurstofaandeel in het brandstof-luchtmengsel wordt verminderd, de verbrandingstemperatuur omlaag gaat en schadelijke NO_x-emissie worden gereduceerd. Hierbij is de uitlaatgasrecirculatieklep (EGR) de interface tussen het uitlaatspruitstuk en het aanzuigsysteem van de motor. Deze wordt door de regelaar met een pulsbreedte of frequentiegemoduleerd signaal aangestuurd en op systeemniveau permanent gecontroleerd.

De positie van de uitlaatgasrecirculatieklep wordt via een geïntegreerde Hall-gever of potentiometer teruggemeld aan de motorregeleenheid. Bij stappenmotoren telt de regelaar het aantal regelstappen in de openings- en sluitrichting mee en geeft op basis daarvan een positie tussen 0 en 255 weer. De veranderingen in het openings- en sluitgedrag, evenals in de bovenste en onderste aanslagpositie, worden door de motorregeleenheid aangepast. Wanneer onderdelen van het uitlaatgasrecirculatiesysteem zijn vervangen, moet een afstelling met de diagnosetester worden uitgevoerd. "Zodra de koelmiddeltemperatuur tussen 60 en 110°C ligt en het toerental in het deellastbereik onder 3.500/min ligt, vindt uitlaatgasrecirculatie plaats afhankelijk van de karakteristieken van de motorregeleenheid", aldus Heiko Peter, auteur van het boek 'Benzin-Direkteinspritzsysteme' (Benzinemotoren met directe injectie). De aandrijving van de EGR-klep kan via het menupunt 'Actuatordiagnose' in het menu Diagnose ('Basisinstelling uitlaatgasrecirculatieklep' of 'Aanpassing uitlaatgasrecirculatieklep') worden gecontroleerd.

Naast de 'externe' uitlaatgasrecirculatie met EGR bestaat ook een interne. Deze wordt door de positie van de nokkenassen en de (variabele) aansturing van de kleppen gerealiseerd. Bij een vaste opstelling van de nokken ten opzichte van elkaar, bijvoorbeeld bij motoren met variabele nokkenasverstelling, ligt de recirculatiesnelheid tussen vier en twaalf procent. In het gunstigste werkingsgebied van de motor levert dit een totale uitlaatgasrecirculatiesnelheid op van maximaal 35 procent.

Bovendien moet bij de uitlaatgasrecirculatie bij opgeladen motoren rekening worden gehouden met de drukverhoudingen tussen het aanzuigsysteem en de afnamelocatie in het uitlaatsysteem. Vandaar dat passende maatregelen worden getroffen zoals reeds verbonden gaskleppen respectievelijk zogenaamde venturi-effecten worden gebruikt voor de meting. Het functioneren van de uitlaatgasrecirculatie moet dus altijd in combinatie met alle andere onderdelen worden beoordeeld. De grootste storingsbronnen zijn sterk vervuilde aanzuigwegen en EGR-kleppen die noch slechts beperkt werken. De problemen worden vaak merkbaar door verlies in prestatie, een hoger brandstofverbruik en een niet rondlopende leegloop en ontstekingsfouten. Meestal moet de EGR-klep dan worden vervangen.