GENERALITA` MODULO E.G.R.

GENERALITA’
Il ricircolo E.G.R. (Exhaust Gas Recirculation) viene utilizzato sui motori per ridurre le emissioni di
ossidi di azoto (NOx).
La massa dei gas ricircolati è sostanzialmente composta da aria che ha partecipato al processo di
combustione, e dai prodotti della combustione (Biossido di carbonio, vapore d’acqua, .......).
Queste due ultime specie chimiche hanno una capacità termica maggiore dell’aria che vanno a
sostituire, e quindi la capacità termica media della carica sarà più elevata.
Con l’evoluzione delle normative sulle emissioni nocive, anche la teconologia dell’E.G.R. ha subito
una notevole evoluzione: si è passato dalla semplice valvola on-off alla valvola modulatrice dei gas,
si è poi introdotto lo scambiatore per l’abbassamento della temperatura dei gas ricircolati.
L’uso dello scambiatore di calore si è reso necessario in quanto i gas ricircolati, trovandosi ad una
temperatura maggiore dell’aria aspirata, aumentano la temperatura della carica che entra in camera
di combustione diminuendo l’efficienza volumetrica.
Convogliando i gas combusti in uno scambiatore di calore, se ne abbassa la temperatura
permettendo così di avere una maggiore portata massica ed una minore temperatura della carica con
evidenti benefici per quanto riguarda il contenimento delle emissioni di NOx.
MODULO E.G.R.
Il nuovo modulo E.G.R. montato su questo motore oltre ad avere una nuova valvola modulatrice,
consente di poter scegliere se raffreddare i gas di scarico oppure escluderne il raffreddamento,
mediante l’attuazione di un by-pass.
Questa funzionalità, completamente gestita dalla centralina controllo motore, permette di
ottimizzare il funzionamento dell’E.G.R. in termini di riduzione degli ossidi di azoto, senza però
penalizzare le emissioni di idrocarburi (HC) e ossido di carbonio (CO).
1. Valvola E.G.R.
2. Attuatore by-pass E.G.R.
3. Elettrovalvola comando attuatore by-pass E.G.R.
4. Scambiatore di calore E.G.R.
5. Valvola di by-pass E.G.R.
6. Sensore posizione valvola E.G.R.
7. Sensore temperatura liquido raffreddamento motore
8. Termostato
Schema del sistema ricircolo e.g.r. sul motore
1. Valvola E.G.R.
2. Valvola di by-pass E.G.R.
3. Scambiatore di calore E.G.R.
4. Corpo farfallato
5. Intercooler
6. Filtro aria
7. Debimetro
8. Compressore
9. Turbina
Componenti
Il sistema di ricircolo E.G.R. è composto da:
- valvola modulatrice E.G.R.
- scambiatore di calore E.G.R.
- attuatore by-pass E.G.R.
- elettrovalvola comando attuatore by-pass E.G.R.
VALVOLA MODULATRICE E.G.R.
La valvola modulatrice impiegata per questo motore si basa su un nuovo principio di funzionamento
dove il movimento del piattello viene attuato con un motore a corrente continua e un apposito
sensore ne rileva la posizione.
1. Motore a corrente continua
2. Sensore posizione valvola
3. Tappo di tenuta molla
4. Sistema di tenuta
5. Guida di scorrimento
6. Tenuta filtro
7. Stelo valvola
8. Valvola
9. Sede valvola
10. Corpo valvola
11. Molla di richiamo
I vantaggi introdotti dalla nuova valvola sono:
- maggiore forza di attuazione, quindi meno sensibilità al bloccaggio
- singolo piattello, con conseguente minor sensibilità al trafilamento
- presenza di un sensore di posizione del piattello, che permette un miglior controllo e diagnosi sulle
funzionalità
- minore dispersione di prestazioni, con conseguente consolidamento delle calibrazioni.
Strategie di funzionamento sistema E.G.R.
Il controllo della massa d’aria aspirata e quindi la quantità di gas esausti ricircolati è determinato da
una mappatura teorica funzione del numero di giri e della coppia erogata dal motore,
successivamente il valore viene corretto tenendo conto della pressione ambiente, della temperatura
aria aspirata e della temperatura motore.
La quantità di gas da ricircolare viene determinata dalla centralina controllo motore in due fasi:
- controllo in “loop chiuso” tra l’aria aspirata e l’aria obiettivo;
- controllo in “loop chiuso” tra comando elettrico ed effettivo spostamento dello stelo valvola
E.G.R.
Durante la prima fase, alla portata d’aria obiettivo si sottrae la portata misurata dal debimetro.
Attraverso una mappa implementata nella centralina controllo motore, viene determinata la
percentuale di apertura della valvola E.G.R. necessaria per attuare la portata di gas desiderata.
Nella seconda fase una ulteriore mappa, sempre in funzione del regime motore è utilizzata per
trasformare la posizione richiesta nel reale comando di attuazione, che tiene anche conto della
effettiva tensione di batteria.
La logica di controllo del sistema E.G.R. può essere rappresentata dal seguente schema.
A. Centralina controllo motore
B. Componenti sul motore
A1. Portata aria obiettivo
A2. Controllo aria
A3. Controllo valvola E.G.R.
B1. Valvola E.G.R.
B2. Motore
1. Richiesta percentuale di apertura valvola E.G.R.
2. Comando elettrico alla valvola E.G.R.
3. Apertura meccanica misurata della valvola E.G.R.
X. Segnale di apertura valvola E.G.R.
Y. Segnale portata aria dal debimetro
Il valore di massa d’aria fin qui determinato corrisponde alla quantità di “aria obiettivo” da aspirare.
Il controllo dell’E.G.R. integra delle strategie di limitazione ed esclusione e può essere disabilitato o
limitato quando:
- prolungato stazionamento al regime minimo: dopo un tempo di calibrazione se permane attiva
l’E.G.R. si possono avere problemi di regolarità nel mantenimento del regime stabilito;
- accensione del motore a freddo: si ha un arricchimento del rapporto aria/combustibile in fase di
avviamento che rende dannoso l’uso del ricircolo E.G.R.;
- elevate quantità di combustibile iniettato: il ricircolo E.G.R. è applicato unicamente per i bassi
carichi, a cui corrispondono quantità iniettate modeste. Oltre un certo valore di iniezione il ricircolo
E.G.R. deve essere disattivato;
- in cranking;
- in corrispondenza di una richiesta di coppia maggiore di una soglia predefinita;
- in cut-off;
- temperatura del motore troppo bassa o troppo elevata;
- pressione aria aspirata troppo bassa;
- tensione batteria troppo bassa;
- con diagnosi attive sul debimetro o sulla valvola E.G.R.;
- motore in fase di regimazione termica.
SENSORE POSIZIONE VALVOLA
Tale sensore rileva la posizione reale del piattello valvola, restituendo una informazione in tensione
compresa tra 0.5 e 4.5V.
Caratteristica sensore con tensione di alimentazione 5V
1. Posizione valvola E.G.R. completamente chiusa
2. Posizione valvola E.G.R. completamente aperta
V Segnale in tensione
La centralina controllo motore, tiene conto dell’invecchiamento del sensore di posizione,
effettua ad ogni spegnimento motore un apprendimento della deriva posizione di chiusura
che viene poi memorizzata ed utilizzata al successivo avviamento.
Per garantire questa funzionalità ed evitare danneggiamenti alla valvola E.G.R. ad ogni
sostituzione della stessa o della centralina controllo motore, bisogna effettuare una apposita
procedura di apprendimento riportata nella sezione “Procedure”.
PIN OUT
1. Alimentazione sensore di posizione
2. Massa motore corrente continua
3. Massa sensore di posizione
4. Non collegato
5. Segnale sensore di posizione
6. Alimentazione motore corrente continua
SCAMBIATORE E.G.R.
Permette il raffreddamento dei gas di scarico. Può essere percorso o meno dai gas di scarico a
seconda della posizione della valvola di by-pass raffreddamento E.G.R.
Caratteristiche tecniche
- Massima temperatura gas di scarico in entrata = 350 °C
- Massima temperatura gas di scarico in uscita = 200 °C
ATTUATORE BY-PASS RAFFREDDAMENTO E.G.R.
L’attuatore è di tipo pneumatico e lavora con la depressione prelevata dal serbatoio integrato nello
scambiatore di calore E.G.R.
L’attuatore ha a disposizione solo due posizioni, nella posizione di riposo i gas ricircolati
attraversano lo scambiatore di calore, quando viene attuato il by-pass, il deflettore convoglia i gas,
attraverso un condotto non raffreddato, direttamente all’uscita del modulo E.G.R.
La centralina controllo motore comanda la posizione di by-pass tramite una elettrovalvola
pneumatica ON-OFF.
1. Attuatore pneumatico
2. Raccordo per tubo in depressione di comando attuatore
3. Deflettore
ELETTROVALVOLA COMANDO ATTUATORE BY-PASS E.G.R.
E’ un interruttore elettropneumatico che consente di comandare la movimentazione dell’attuatore di
by-pass.
L’elettrovalvola è comandata dalla centralina controllo motore con un comando ON-OFF.
Quando viene alimentata, la depressione arriva all’attuatore, mentre in assenza di alimentazione,
sull’attuatore agisce la pressione ambiente e quindi si porta in posizione di riposo.
1. Raccordo per collegamento al serbatoio del vuoto
2. Raccordo per collegamento con attuatore di by-pass