Käynnistimme vuoden 2023 loppupuolella ajoneuvon pakokaasujen takaisinkierrätysjärjestelmän (EGR) saloihin keskittyneen juttusarjamme, jossa olemme nyt edenneet jo kolmanteen osaan. Tällä kertaa tarkastelussa ovat EGR-järjestelmän sähköpneumaattiset venttiilit.
MS Motorservicen edustama Pierburg on perinteisesti toiminut yhtenä autoteollisuuden lähimmistä kumppaneista ja työskennellyt ajoneuvon polttoaineensyötön kehityksen parissa aina auton keksimisen alkutaipaleilta lähtien. Nykyään Pierburg on autoteollisuuden johtava asiantuntija polttomoottorin päästöjen hallinnan, imujärjestelmän osien ja erilaisten pumppujen teknologiaan liittyen.
Mitä sähköpneumaattiset venttiilit tekevät EGR-järjestelmässä?
Sähköpneumaattisten venttiilien tehtävänä on toimia ilman virtausta säätelevänä osana järjestelmässä, ja toimintaa voidaankin verrata sähkötekniikassa katkaisijoihin ja himmentimiin. Mikäli piirissä on paineella tai paine-erolla lineaarista liikettä tuottava toimilaite (kalvorasia, paineilmarasia), voidaan sähköpneumaattisilla venttiileillä ohjata esimerkiksi EGR-venttiilin tai turboahtimen toimintaa.
Sähköpneumaattisilla venttiileillä saavutetaan seuraavia etuja:
- Suuri liikevoima pienestä tilasta
- Apuenergiaksi tarvittava paine-ero on lähes aina saatavana ”ilmaiseksi” (johtuen imusarjan tai alipainepumpun tuottamasta alipaineesta/paine-erosta)
- Liikkeen tuottamiseen tarvitaan vain vähän sähköenergiaa
Uudemmissa autoissa sähköpneumaattiset venttiilit on usein rakennettu osaksi komponenttia tai isompaa osakokonaisuutta.
Sähköpnemaattiset venttiilit: Suunnanvaihtoventtiilit
Suunnanvaihtoventtiilit voivat olla rakenteeltaan 2/2-tie tai 3/2-tie mallisia letkulähtöjen lukumäärän mukaisesti. Suunnanvaihtoventtiileitä käytetään, kun toimilaitetta varten tarvitaan yksinkertaista päälle/pois -tyyppistä ohjausta.
Suunnanvaihtoventtiileitä käytetään esimerkiksi seuraavissa sovelluksissa:
- EGR-jäähdyttimen ohitusläppä
- Pakokaasun ohjausläppä
- Toisioilmaventtiili
- Imusarjan läppien toimilaite
- Ahtopaineen säätöventtiili (hukkaportti)
Suunnanvaihtoventtiileitä kutsutaan usein alipainesolenoideiksi, N75-venttiileiksi (VW) tai käyttötarkoituksen mukaan, esimerkiksi ahtopaineen ohjaussolenoideiksi. Suoran on/off -tyyppisen jänniteohjauksen lisäksi suunnanvaihtoventtiiliä voidaan uudemmissa järjestelmissä ohjata myös PWM-ohjauksella (Pulse Width Modulation = pulssinleveysmodulaatio).
Sähköpneumaattiset venttiilit: Painemuuntimet
Painemuunnin pneumatiikkajärjestelmässä vastaa toiminnaltaan valonsäätimen tai himmentimen toimintaa sähköisessä virtapiirissä. Matalapaineen/alipaineen ja ulkoilman paineen sekoituksella saadaan aikaiseksi kolmas paine, ohjauspaine, jonka avulla toimilaitetta voidaan ohjata portaattomasti.
Painemuuntimia käytetään EGR-järjestelmien lisäksi usein myös muuttuvageometrisen turboahtimen ohjauksessa ja niitä ohjataan PWM-ohjauksella.
Vikaa sähköpneumaattisessa venttiilissä?
Koska painemuuntimia ja suunnanvaihtoventtiileitä käytetään monissa ajoneuvon järjestelmissä, oireet, jotka osoittavat toimintahäiriön tai viallisen venttiilin, voivat olla hyvin erilaisia.
Mahdollisia oireita ovat esimerkiksi:
- Riittämätön teho
- Turbon viive (turboahtimien tapauksessa)
- Musta savu
- Nykiminen
- Hätäkäyttö (jos EGR-järjestelmää ohjaava venttiili ei toimi)
Moottorinohjausjärjestelmä (ECU) ei välttämättä pysty valvomaan sähköpneumaattisia venttiileitä ohjattavien toimilaitteiden toiminnan osalta. ECU tunnistaa ainoastaan sähköisen toiminnan jatkuvuuden ja oikosulut. Tästä syystä OBD-vikakoodeihin ei kannata luottaa sokeasti, vaan vikadiagnoosia tehdessä on syytä muistaa, että toimintahäiriöt voivat johtua myös muista komponenteista.
Mahdollisia syitä vikaantumiselle
Yleisimmät syyt painemuuntimen tai suunnanvaihtoventtiilin toimintahäiriöön tai vikaantumiseen ovat vesi ja lika, joita on päässyt ohjattavan järjestelmän matalapainepuolelle. Tämä voi tapahtua vuotavien letkujen, liitosten tai kokonaan rikkoutuneiden letkuliitäntöjen vuoksi.
Muita syitä toimintahäiriöille:
- Korkeat lämpötilat voivat aiheuttaa ajoittaisia toimintahäiriöitä
- Viallinen alipainepumppu saattaa tuottaa riittämättömän alhaisen paineen venttiilien ja solenoidien oikeaan ohjaamiseen
- Harvinaisissa tapauksissa toimintahäiriöt johtuvat siitä, että letkuliitännät on epähuomiossa sekoitettu keskenään
Luotettavan vikadiagnoosin tekemiseen tarvitaankin pätevä mekaanikko, joka ei pelkästään luota vikakoodiin ja vaihda mahdollisesti väärää komponenttia. Vikakoodin pohjalta tehty, perusteellinen perehtyminen järjestelmän kaikkien komponenttien toimintaan auttaa selvittämään ongelman juurisyyt.
Sähköpneumaattisten venttiilien tiiviyden testaaminen
Sähköpneumaattisten venttiilien ja kaikkien alipainelinjojen tiiviys on helppo tarkastaa oheisen kuvan kaltaisella paine-/alipainetestauslaitteella. Sähköinen toiminta tarkastetaan kelatyyppisen on/off -solenoidin tapauksessa yleismittarilla.
PWM-ohjattujen venttiilien signaaliohjausta voidaan puolestaan tutkia oskilloskoopilla. Usein diagnostiikkatesterien valikoista löytyy myös mahdollisuus suorittaa venttiilien toimintotestaus.
Ajoneuvoon sopivat sähköpneumaattiset venttiilit löytyvät Autoluettelon rekisterinumerohaun avulla.
Lue EGR-juttusarjan edelliset osat:
Osa 1: Pakokaasujen takaisinkierrätys on tärkeä osa päästöjen hallintaa
Osa 2: Tarkastelussa EGR/moottorinohjauksen anturit ja toimilaitteet
