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RICIRCOLO DEI GAS DI SCARICO E VALVOLA EGR

Qui troverete informazioni utili e suggerimenti importanti sul tema del sistema di ricircolo dei gas di scarico nei veicoli.

Il sistema di ricircolo dei gas di scarico (EGR) riduce le emissioni di NOx nei motori a combustione interna. È sottoposto a sollecitazioni estremamente elevate. Tale condizione può comportare soprattutto problemi a veicoli ad elevata percorrenza. Questa pagina non vi fornisce solamente informazioni interessanti sulle varianti di sistema comuni e sul relativo funzionamento. Vi fornisce anche molti suggerimenti pratici per la ricerca guasti, il controllo e la sostituzione di componenti del sistema EGR.

Importante avviso di sicurezza
Le informazioni tecniche e i suggerimenti pratici riportati di seguito sono stati redatti da HELLA per fornire un supporto professionale alle attività svolte dalle autofficine. I dati forniti su questo sito Web devono essere utilizzati esclusivamente da personale tecnico specializzato.

 

SISTEMA DI RICIRCOLO DEI GAS DI SCARICO: PRINCIPI DI BASE

Leggi sempre più severe hanno reso necessaria l'ulteriore riduzione delle emissioni dei gas di scarico. Tale condizione vale sia per i motori diesel sia per quelli a benzina. Il cosiddetto ricircolo dei gas di scarico consente la riduzione dell'emissione degli ossidi di azoto. Nei motori a benzina viene ridotto inoltre il consumo di carburante a carico parziale.

 

Con temperature di combustione elevate si generano ossidi di azoto nella camera di combustione del motore. Il ricircolo di una parte dei gas di scarico per l'aria di aspirazione fresca consente di ridurre la temperatura di combustione nella camera di combustione. La temperatura di combustione minore consente di ridurre la produzione di ossidi di azoto.
La percentuale del ricircolo dei gas di scarico nei motori diesel e a benzina viene riportata nella seguente tabella:

  Diesel Benzina Benzina
(motore a iniezione diretta)
Percentuale EGR (max) 50% 20% Fino al 50% (in base al funzionamento del motore, carico omogeneo o stratificato)
Temperatura dei gas di scarico, se il sistema EGR è attivo 450°C 650°C 450°C - 650°C
Perché viene utilizzato un sistema EGR? Ossido di azoto, riduzione dei rumori e delle particelle di fuliggine Riduzione dei consumi e degli ossidi di azoto Riduzione dei consumi e degli ossidi di azoto

 

VALVOLA EGR: FUNZIONAMENTO

Qui si distinguono due tipi di ricircolo dei gas di scarico: quello "interno" e quello "esterno".

 

Nel ricircolo interno dei gas di scarico la miscelazione tra gas di scarico e miscela fresca avviene all'interno della camera di combustione. Tale condizione viene raggiunta in tutti i motori a quattro tempi con la sovrapposizione sistemica della valvola di aspirazione e di quella di scarico. La struttura rende molto ridotta la percentuale di ricircolo dei gas di scarico che può essere influenzata solo in modo limitato. Solo dallo sviluppo della distribuzione variabile è possibile influenzare attivamente la percentuale di ricircolo dei gas di scarico in base al carico e al numero di giri.

 

Il ricircolo dei gas di scarico esterno avviene con un cavo supplementare tra il collettore / tubo di scarico e il collettore di aspirazione e la valvola EGR.

Valvola EGR pneumatica

I primi sistemi venivano comandati da una valvola a disco, aperta o chiusa da un attuatore a depressione (azionamento pneumatico). A tal proposito la pressione del tubo di aspirazione serviva come grandezza di controllo per l'attuatore a depressione. In questo modo la posizione della valvola a disco dipendeva dalle condizioni operative del motore.

Per influire maggiormente sulla percentuale del ricircolo dei gas di scarico, furono introdotte valvole limitatrici di pressione e di non ritorno pneumatiche e valvole ad azione ritardata. Alcuni sistemi consideravano inoltre la contropressione dei gas di scarico come pressione di regolazione per l'attuatore a depressione. In alcune condizioni operative il ricircolo dei gas di scarico viene completamente disinserito. Tale condizione è consentita dall'integrazione di valvole di commutazione elettriche nel cavo di comando. Nonostante queste opzioni di influenza, il sistema continuava a dipendere dalle condizioni di carico del motore e dal vuoto del tubo di aspirazione associata per il comando dell'attuatore.

Elettrovalvola EGR

Per soddisfare i requisiti dei motori moderni senza dipendere dal vuoto del tubo di scarico, furono sviluppati azionamenti elettrici per le valvole di ricircolo dei gas di scarico. Contestualmente furono integrati sensori per il riconoscimento della posizione della valvola. Tali sviluppi consentono una regolazione esatta con tempi brevi. Gli azionamenti elettrici odierni sono i motori a corrente continua, oltre ai motori passo passo e ai magneti di rotazione e sollevamento. Anche la valvola regolatrice vera e propria è cambiata nel corso del tempo. Oggi, oltre alle valvole ad ago e a disco con diverse misure e dimensioni, vengono impiegate anche valvole di registro e a cerniera.

COMPONENTI DI UN SISTEMA DI RICIRCOLO DEI GAS DI SCARICO: PANORAMICA

Valvola EGR (valvola di ricircolo dei gas di scarico)

La valvola EGR è il componente più importante del sistema. Stabilisce un collegamento tra il tubo dei gas di scarico e il tratto di aspirazione In base al comando, la valvola EGR abilita l'apertura della valvola lasciando scorrere i gas di scarico nel collettore di aspirazione. La valvola EGR è disponibile in diverse versioni: versione a una o due membrane, con e senza riscontro della posizione o sensore di temperatura e naturalmente elettrica. Riscontro della posizione significa che sulla valvola EGR è installato un potenziometro che invia alla centralina segnali sulla posizione della valvola. Tale condizione consente un rilevamento esatto della quantità dei gas di scarico in ricircolo in qualsiasi condizione di carico. Un eventuale sensore di temperatura installato serve per l'autodiagnosi della valvola EGR.

Trasduttore di misura della pressione

I trasduttori di misura della pressione hanno il compito di controllare il vuoto necessario per la valvola EGR. Adattano il vuoto alla condizione di carico corrispondente del motore per rispettare una percentuale di ricircolo dei gas di scarico precisa. Il comando avviene meccanicamente o elettricamente.

Termovalvole

Hanno un compito simile a quello del trasduttore ma funzionano in base alla temperatura. I trasduttori e le termovalvole possono essere anche combinati.

VALVOLA EGR DIFETTOSA: CAUSA DEL GUASTO

Valvola EGR bloccata: guasti e relative cause

Le elevate sollecitazioni rendono sicuramente la valvola EGR la maggiore fonte di guasto. La valvola si ricopre di fuliggine e di nebbia di olio provenienti dai gas di scarico e la sezione dell'apertura della valvola si riduce nel corso del tempo fino alla sua completa chiusura. In questo modo si riduce costantemente la quantità dei gas di scarico in ricircolo: tale condizione si riflette nel comportamento dei gas di scarico. L'elevata sollecitazione termica favorisce ancora questo processo. Anche il sistema di tubi per il vuoto è spesso causa di guasti. Le mancanze di tenuta causano la perdita del vuoto necessario per la valvola EGR e la valvola non si apre più. Una valvola EGR non funzionante per mancanza di vuoto può naturalmente anche essere causata da un trasduttore difettoso o una termovalvola non correttamente funzionante.

 

Esistono diverse opzioni per controllare il sistema di ricircolo dei gas di scarico. Esse dipendono dal fatto che il sistema sia dotato o meno della funzione di autodiagnosi. I sistemi, non dotati della funzione di autodiagnosi, possono essere controllati con un multimetro, una pompa a vuoto manuale e un termometro digitale.

 

Prima di procedere con i controlli necessari, occorre eseguire un controllo visivo di tutti i componenti rilevanti per il sistema. Ovvero:

  • Tutte le linee per il vuoto sono a tenuta, correttamente collegate e senza pieghe?
  • Tutti i collegamenti elettrici del trasduttore di misura della pressione e del commutatore sono correttamente allacciati? I cavi sono regolari?
  • La valvola EGR o le linee collegate presentano mancanze di tenuta?

 

Se il controllo visivo non stabilisce difetti, occorre controllare il sistema con altre prove e misurazioni.

CONTROLLO DELLA VALVOLA EGR: RICERCA GUASTI

Controllo delle valvole EGR gestite dal vuoto nei motori a ciclo Otto

Nel controllo delle valvole EGR gestite dal vuoto vale la seguente procedura:

VALVOLE CON UNA MEMBRANA

Estrarre la linea per il vuoto a motore spento e collegare la pompa a vuoto manuale. Generare un vuoto di circa 300 mbar. Se la valvola è regolare, la pressione non deve scendere nell'intervallo di 5 minuti. Ripetere il controllo con motore in funzione e caldo. Con una differenza di pressione pari a circa 300 mbar, il minimo deve peggiorare o il motore spegnersi.

 

Se la valvola è dotata di un sensore di temperatura, occorre procedere anche al suo controllo. A tal proposito smontare il sensore di temperatura e misurare la resistenza. I valori di resistenza indicativi delle singole temperature sono elencati nella seguente tabella:

 

Temperatura     Resistenza
    20°C               > 1000 k Ω
    70°C              60 - 280 k Ω
   100°C             60 - 120 k Ω

 

Per riscaldare utilizzare una pistola ad aria calda o acqua calda. Il termometro digitale consente di controllare la temperatura per confrontare i valori misurati con quelli nominali.

VALVOLE CON DUE MEMBRANE

Le valvole con i collegamenti per il vuoto falsati lateralmente vengono aperte solo tramite un collegamento. Possono essere posizionati su un livello sovrapposti o falsati lateralmente. Le valvole, i cui collegamenti per il vuoto sono sovrapposti, funzionano a due stadi. Il collegamento superiore consente di aprire la valvola parzialmente, quello inferiore di aprirla completamente. Le valvole con i collegamenti per il vuoto falsati lateralmente vengono aperte solo tramite un collegamento. I collegamenti vengono contrassegnati con una marcatura colorata.

 

Sono possibili le seguenti combinazioni:

  • Nero e marrone
  • Rosso e marrone
  • Rosso e blu

 

L'alimentazione del vuoto viene collegata al collegamento rosso o nero.

 

I controlli della tenuta vengono eseguiti alle stesse condizioni delle valvole con una membrana ma devono essere effettuati su entrambi i collegamenti del vuoto. Per controllare l'alimentazione del vuoto della valvola, la pompa a vuoto manuale può essere utilizzata come manometro. Viene collegata alla linea di alimentazione della valvola EGR. Con il motore in funzione viene visualizzato il vuoto prevalente. Nelle valvole con collegamenti sovrapposti occorre collegare la pompa a vuoto manuale alla linea del collegamento inferiore, con collegamenti sfalsati lateralmente alla linea del collegamento rosso o nero.

Valvole EGR nei motori diesel

Le valvole EGR nei motori diesel possono essere controllate nello stesso modo dei motori a ciclo Otto: a motore spento occorre generare un vuoto di circa 500 mbar con la pompa a vuoto manuale. Tale vuoto deve essere mantenuto per 5 minuti e non può diminuire. È possibile eseguire anche un controllo visivo. A tal proposito generare nuovamente un vuoto con la pompa a vuoto manuale tramite l'apposito collegamento. Osservare lo stelo della valvola tramite le aperture (collegamento tra membrana e valvola). Deve muoversi uniformemente con l'azionamento della pompa a vuoto manuale.

Valvole EGR con potenziometro

Alcune valvole EGR sono dotate di un potenziometro per il riscontro della posizione della valvola. Il controllo della valvola EGR avviene come descritto sopra. Nel controllo del potenziometro occorre procedere come indicato di seguito:
Estrarre il connettore a 3 poli e misurare con un multimetro la resistenza complessiva sui pin 2 e 3 del potenziometro. Il valore misurato deve rientrare tra i 1.500 Ohm e i 2.500 Ohm. Per misurare la resistenza del nastro abrasivo, occorre collegare il multimetro ai pin 1 e 2. Aprire lentamente la valvola con la pompa a vuoto manuale. Il valore misurato inizia con circa 700 Ohm e aumenta fino a 2.500 Ohm.

CONTROLLO DI TRASDUTTORI DI MISURA DELLA PRESSIONE, VALVOLE DI COMMUTAZIONE E TERMOVALVOLE: RICERCA GUASTI

Controllo di trasduttori di misura della pressione meccanici

Con questo controllo la pompa a vuoto manuale non viene utilizzata per la generazione del vuoto ma come manometro. Estrarre dal trasduttore il tubo del vuoto che collega quest'ultimo alla valvola EGR e collegare la pompa a vuoto. Avviare il motore e muovere lentamente l'asta del trasduttore. L'indicatore del manometro della pompa a vuoto deve muoversi in modo corrispondente.

Controllo di trasduttori di misura della pressione elettro-pneumatici

Anche in questo caso la pompa a vuoto manuale viene utilizzata come manometro. Il collegamento al trasduttore elettro-pneumatico viene nuovamente eseguito sul collegamento a vuoto che porta alla valvola EGR. Avviare il motore ed estrarre il connettore dal collegamento elettrico del trasduttore. Il vuoto indicato sul manometro non può superare i 60 mbar. Innestare nuovamente il connettore ed aumentare il numero di giri del motore. Il valore indicato sul manometro deve aumentare contemporaneamente.

 

Per controllare la resistenza dell'avvolgimento del trasduttore, estrarre nuovamente il connettore elettrico e collegare un multimetro su entrambi i pin. Il valore della resistenza deve rientrare tra 4 Ohm e 20 Ohm.

 

Per controllare il comando del trasduttore, collegare il multimetro ai collegamenti del connettore ed osservare il valore di tensione indicato, che deve variare alla variazione del numero di giri del motore.

MISURAZIONE DELLA RESISTENZA SUL TRASDUTTORE DI MISURA DELLA PRESSIONE: RICERCA GUASTI

Controllo di trasduttori di misura della pressione elettronici

Il controllo di trasduttori di misura della pressione elettronici è identico a quello delle elettrovalvole di commutazione.

Controllo di elettrovalvole di commutazione

Le elettrovalvole di commutazione sono dotate di tre collegamenti per il vuoto. Nel caso in cui siano occupati solo due collegamenti, il terzo è previsto di un coperchio a vite che non può chiudere a tenuta.

 

Per il controllo è possibile eseguire una prova di continuità sulle linee di uscita della valvola di commutazione con la pompa a vuoto manuale. A tal proposito collegare la pompa a vuoto a una linea di uscita. Se è possibile generare un vuoto, la valvola di commutazione deve essere alimentata con tensione.

IMPORTANTE:

Se nel collegamento della valvola di commutazione è prescritta la polarità dei collegamenti (+ e -), questi non devono essere invertiti. Se la valvola di commutazione è alimentata con tensione, essa deve commutare e il vuoto generato viene ridotto. Ripetere lo stesso controllo per l'altro collegamento.

Controllo di termovalvole

Per il controllo delle termovalvole occorre estrarre i tubi per il vuoto. Collegare la pompa a vuoto manuale sul collegamento centrale. A motore freddo la termovalvola non può avere un passaggio. Se il motore ha raggiunto la temperatura di esercizio, la valvola deve aprire il passaggio. Per non dipendere dalla temperatura del motore, la termovalvola può essere smontata e riscaldata in un bagno d'acqua o con un phon ad aria calda. Occorre monitorare costantemente la temperatura per rilevare i punti di commutazione.

 

Tutti i valori di prova qui elencati sono dati indicativi. Per ottenere dati esatti, occorre utilizzare schemi di collegamento e valori di prova specifici del veicolo.

CONTROLLO DELLA VALVOLA EGR CON APPARECCHIO DIAGNOSTICO: RICERCA GUASTI

I sistemi EGR diagnosticabili possono essere controllati con un apparecchio diagnostico idoneo. A tal proposito gioca un ruolo decisivo l'entità della profondità di prova dell'apparecchio utilizzato e del sistema da controllare. In parte è solo possibile leggere la memoria guasti, in parte è possibile leggere anche i blocchi dei valori di misurazione ed eseguire un test dell'attuatore.

 

Importante in questo contesto è controllare i componenti che influiscono solo indirettamente sul sistema EGR. Ad esempio il misuratore della massa d'aria o il sensore di temperatura del motore. Se la centralina riceve un valore errato dal misuratore della massa d'aria, anche la quantità dei gas di scarico per il ricircolo viene calcolata in modo errato. In questo modo possono verificarsi un peggioramento dei valori dei gas di scarico e problemi importanti al motore.

 

Nelle valvole EGR elettriche è possibile che durante la diagnosi non vengano visualizzati guasti e nemmeno il test dell'attuatore restituisca anomalie. In questo caso la valvola può essere fortemente imbrattata e l'apertura della valvola non può più attivare la sezione richiesta dalla centralina. Si consiglia quindi di smontare la valvola EGR e controllare la presenza di imbrattamenti.

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