Luchtmassameters en EGR

De luchtmassameter is zo'n beetje het meest besproken onderdeel wanneer het gaat over storingen aan het motormanagement systeem. Wanneer er veel over gepraat wordt ontstaan er vanzelf spraakverwarringen. Dit artikel is bedoeld om een aantal zaken eens duidelijk op een rijtje te zetten.

EGR staat voor Exhaust Gas Recirculation oftewel uitlaatgasrecirculatie. In een JTD motor hebben de luchtmassameter en de EGR klep heel veel met elkaar te maken. Ook over de EGR klep bestaan veel misverstanden.

De luchtmassameter op een benzinemotor.
De luchtmassameter (vanaf nu LMM) meet de aangezogen luchthoeveelheid van de motor. Dit is samen met het toerental zo'n beetje het belangrijkste signaal voor het goed functioneren van de motor. Samen met het toerentalsignaal berekent de regeleenheid de zogenaamde motorbelasting. Aan de hand van dat gegeven wordt dan weer het ontstekingsmoment en de in te spuiten brandstofhoeveelheid bepaald. Kortom, wanneer de aangezogen luchthoeveelheid niet overeen komt met de gemeten waarde loopt alles in het honderd. Vanaf de euro 3 modellen (2001) is het ietsjes anders. Deze motoren zijn voorzien van een elektronisch gaspedaal waarbij de opening van de gasklep volledig elektronisch geschiedt. Wanneer er hier een verkeerde luchtmassa wordt gemeten heeft dit direct serieuze invloed op de motorprestaties.

De luchtmassameter bij een dieselmotor.
Bij een dieselmotor is het heel anders. Daar bepaald de LMM de maximaal in te spuiten brandstofhoeveelheid. Wanneer er te veel brandstof wordt ingespoten ten opzichte van de hoeveelheid gemeten lucht ontstaat er roet. De gemeten luchtmassa is dus een beperkende factor voor de in te spuiten hoeveelheid brandstof.
De tweede belangrijke taak voor de LMM is de EGR regeling. In nevenstaand diagram is schematisch de EGR regeling afgebeeld.

Het werkt als volgt:
Via het luchtfilter wordt lucht aangezogen die door de LMM gemeten wordt. Deze lucht wordt op druk gebracht door de turbo. Omdat daardoor de lucht warmer wordt, wordt deze weer afgekoeld door de intercooler. Tenslotte wordt deze via het inlaatspruitstuk de motor ingepompt om samen met de ingespoten brandstof verbrand te worden. De uitlaatgassen drijven de turbo weer aan die de inlaatlucht weer op druk brengt. De kring is rond.

Maar, bij de verbranding van diesel ontstaat NOx. Stikstof oxiden, die zure regen en direct of indirect de vorming van ozon veroorzaakt. De NOx uitstoot wordt verminderd door de verbrandingstemperatuur omlaag te brengen. Dat kan gedaan worden door uitlaatgassen toe te voegen aan de inlaatlucht. Dit kan niet in onbeperkte mate want dan zou de motor niet meer kunnen draaien. De aanvoer van de uitlaatgassen moet geregeld worden. Zie hier het EGR systeem.

De EGR regeling werkt echter niet altijd. Pas vanaf een graad of 60 motortemperatuur en binnen een bepaald motorbelastings- en toerengebied wordt een bepaalde hoeveelheid uitlaatgassen teruggevoerd. Deze hoeveelheid wordt samen met de LMM bepaald. In de regeleenheid is een tabel geprogrammeerd welke de "doelstelling gemeten luchtmassa" voorstelt. De gemeten hoeveelheid lucht ligt hier doorgaans boven. De EGR regeling regelt net zo lang tot de gemeten luchtmassa overeenkomt met de doelstelling. Bij een stationair lopende motor bestaat de aangezogen lucht uit ongeveer 60% verse buitenlucht en 40% uitlaatgassen. Bij rustig rijden kan dit oplopen tot 50%/50%. Vanaf ongeveer 70% motorbelasting en meestal 3000 toeren wordt de EGR regeling uitgeschakeld. Dit om de motor wel de gelegenheid te geven maximale prestaties te leveren. Echter de laatste tijd worden fabrikanten gedwongen de EGR regeling steeds verder op te voeren. Om zo maar aan de opgelegde NOx emissienormen te kunnen blijven voldoen. Zoveel zelfs dat de rij eigenschappen er onder aan het lijden zijn. Dit komt tot uiting in een stoterig rijgedrag bij lage snelheden rond 1600-2200 toeren.

In de loop der tijd zijn er verschillende EGR systemen de revue gepasseerd. De eerste generatie JTD's had een pneumatisch gestuurde klep die op het uitlaatspruitstuk gemonteerd was. Deze constructie kende geen serieuze tekortkomingen. Door de hitte van de uitlaatgassen werd de EGR-klep goed schoon gehouden. Vanaf 2001, met de ingang van de Euro 3 modellen, verhuisde de EGR-klep naar de achterkant van het inlaatspruitstuk. Toen ontstonden de problemen. In de inlaat van een diesel is er altijd een flinke hoeveelheid vervuiling aanwezig. Een mengelmoes van roet en olie die samen een dikke zwarte drap vormen. De EGR-klep raakt met name door deze drap en droge zwarte roet vervuild. Gevolg een slecht werkende EGR-klep die feitelijk in alle mogelijk standen kan vastlopen.

We hadden al gelezen dat de maximaal in te spuiten brandstof onder andere afhankelijk is van de gemeten luchtmassa. Wanneer de EGR-klep te ver open blijft staan door interne vervuiling zal de gemeten luchtmassa dus lager zijn, met als gevolg dat bij gas geven de motor niet zoveel brandstof zal inspuiten. Terwijl in de normale situatie bij gas geven (meer dan 70% motorbelasting) de EGR regeling uit zou moeten schakelen. Gevolg: weinig prestaties. In de praktijk merkt men dit vooral doordat de motor onder de 2500 toeren maar heel weinig trekkracht heeft. Boven de 2500 toeren wordt er toch zoveel brandstof ingespoten dat de turbodruk hoog genoeg kan oplopen om toch een voldoende hoeveelheid verse lucht aan te zuigen. De motor komt dan goed op gang maar met nog steeds te veel uitlaatgassen in de inlaatlucht. De verbranding is dan nog steeds verre van optimaal. Met als resultaat roetvorming met alle gevolgen van dien.

Helaas wordt een slecht werkende EGR-klep niet altijd aangegeven door de diagnoseapparatuur. Heel soms in de vorm van een fout die verwijst naar de luchtmassameter. Men is dan snel geneigd deze te vervangen. Onterecht dan natuurlijk. De beste diagnose is te stellen door de de luchtmassa te meten met een zeker uitgeschakelde EGR-klep. Dat hangt per injectiesysteem af hoe dat gedaan kan worden. Uitgebreide productkennis en de wetenschap van wat te verwachten is dan erg belangrijk. Helaas zijn wij door ervaring wijzer geworden dat het hier vaak aan schort bij de dealers. Waardoor gemakshalve de schuld wordt gegeven aan onze tuning. Jammer, meestal ligt de schuld bij de onkunde van de monteur.

Terug naar de luchtmassameter. Eerst een aantal feiten. Vanaf 1995 zijn er 5 generaties LMM's te onderscheiden.
1) Vanaf 1995 tot 1997, eigenlijk een hittedraadmeter maar soms wordt deze toch verward.
2) Euro 2: tot 2001.
3) Euro 3: vanaf 2001 tot 2004
4) Euro 4: vanaf 2004 tot 2006
5) Euro 4 en 5 vanaf 2006.

In onderstaande afbeeldingen zijn de LMM's te zien. Hierbij is de stift uit de buis gehaald. Met uitzondering van de Euro 5 meter, deze is niet te verwijderen uit de buis.




        

Feiten over de LMM

Op diverse fora is de LMM hoofdschuldige nummer 1 bij allerhande problemen. Ze worden daarom ook vaak onterecht vervangen. Feit is dat eigenlijk alleen maar de LMM van het Euro 2 type een beperkte levensduur heeft. Wij schatten deze op 80.000 km of ongeveer 5 jaar. De hittedraadmeter die vanaf 1995 wordt gemonteerd kent een lange levensduur. Uiterlijk lijken ze op de nieuwe generaties maar zijn totaal niet uitwisselbaar. Andere stekker, ander meetprincipe. Aan het Euro 3 type durven we al niet eens een levensduur te hangen, omdat we die nog met 200.000 km tegenkomen in 100% gezonde staat. Een Euro 4 en/of 5 hebben we al helemaal nooit stuk gezien. Het Euro 2 type is uitstekend uit te wisselen met het Euro 3 type, deze hebben vrijwel dezelfde karakteristiek. Het Euro 4 is absoluut NIET uitwisselbaar met een Euro 2 of Euro 3. Deze hebben een hele andere karakteristiek. De laatste generatie heeft een andere stekker en werkt ook met een totaal ander principe.

De LMM een kostbaar onderdeel. De, met name Chinese, imitatiemarkt is daarop ingesprongen. Deze namaak fabrikanten brengen een LMM op de markt die op een heel ander meetprincipe is gebaseerd. De overdracht karakteristiek is geheel anders, met alle gevolgen van dien. Bij lage luchtstromingen meten ze meestal te veel. In het middengebied te weinig en bij hogere luchtstromingen weer te veel. Bij benzine motoren is de invloed van zo'n flutmeter gigantisch. Er klopt werkelijk niets meer van het mengsel en het ontstekingsverloop. Bij dieselmotoren wordt de EGR regeling in de war gebracht met vooral roet tot gevolg.

Helaas zijn er erg veel aanbieders van deze troep. Meestal weten zij zelf niet wat ze verkopen. Het is bij hun ook maar naar binnen geduwd door de leverancier. Deze rommel is gemakkelijk te herkennen. Ten eerste aan de prijs, zo'n 70.-- Euro. Ten tweede aan het feit dat ze meestal als losse stift verkocht worden en ten derde dat er meestal geen nummers op de meetstift staan. Of als de fabrikant lef heeft "made in China". Sommige zetten zelfs het originele Bosch nummer erop maar dan zonder de eerste "0". Zo wil men de indruk wekken van een origineel onderdeel