EGR

Subyek:

Umum
Tujuan dari sistem EGR
Operasi
EGR tekanan tinggi dan rendah
Kekurangan dan kemungkinan malfungsi
pendingin EGR

Umum:
EGR (Exhaust Gas Recirculation), disebut juga “UGR” (Exhaust Gas Recirculation) pada beberapa merk, mempunyai tugas untuk mengembalikan sebagian gas buang ke mesin. Katup EGR digunakan pada mesin bensin dan diesel. EGR dipasang di sisi knalpot blok mesin.

Pipa logam tebal mengalir dari manifold buang ke pendingin EGR. Ini mendinginkan gas buang yang hangat (efek penukar panas). Dari pendingin EGR, gas buang dialirkan ke katup EGR, yang mencampurkan gas buang dengan udara yang disuplai. EGR dapat dilakukan sebagai tekanan tinggi (rute pendek) atau tekanan rendah (rute panjang). Kedua sistem tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing. Hal ini dijelaskan dalam bab EGR Tekanan Tinggi dan Rendah (lebih lanjut di halaman ini).

Katup dan pipa EGR dapat dipasang di tempat yang berbeda, namun gas buang selalu dialirkan sedekat mungkin dengan manifold buang. Gambar di bawah menunjukkan tempat pemasangan komponen EGR pada blok mesin.

Karena katup EGR perlu dibuka atau ditutup seluruhnya dalam beberapa posisi, maka digunakan satu motor stepper untuk mengoperasikan katup.

Tujuan dari sistem EGR:
Dengan menambahkan sedikit gas buang ke udara segar di saluran masuk mesin, kandungan oksigen untuk pembakaran berkurang. Rasio oksigen yang lebih rendah menghasilkan pembakaran yang 'kurang baik'. Kecepatan pembakaran dan suhu pembakaran menurun. Suhu gas pembakaran yang lebih rendah mengurangi kandungan nitrogen oksida (NOx). Hal ini membuat gas buang lebih bersih, sehingga bermanfaat bagi persyaratan lingkungan.

Pada mesin lama, katup EGR ditutup saat mesin dingin. Pada mesin baru, katup juga terbuka saat mesin dingin, sehingga gas buang yang hangat membantu menghangatkan mesin. EGR tidak berfungsi saat akselerasi, deselerasi, dan idle. Pada beban sebagian, operasi dimanfaatkan sepenuhnya.

Operasi:
Komputer mengontrol jumlah gas buang yang dapat dikembalikan ke mesin berdasarkan data berikut:

Beban mesin (EGR hanya bekerja pada beban sebagian; pada beban penuh katup tertutup).
Kecepatan mesin (jika kecepatan terlalu rendah atau terlalu tinggi, katup tertutup).
Suhu udara masuk.

Komputer menggunakan data ini untuk mengontrol katup solenoid dengan siklus kerja tertentu. Jika perbedaannya minimal, konverter vakum dikontrol sedemikian rupa sehingga katup EGR tidak diaktifkan. Pada posisi istirahat ini, solenoid valve meneruskan tekanan udara luar ke EGR valve. Namun jika jumlah udara yang dihisap lebih besar dari jumlah udara yang dibutuhkan maka solenoid valve dikontrol sedemikian rupa sehingga kevakuman dari pompa vakum juga dialirkan ke EGR valve. Katup solenoid mengatur kevakuman dari pompa vakum ke katup EGR. Hal ini menyebabkan katup EGR terbuka terlalu jauh sehingga perbedaan antara udara yang dibutuhkan dan udara yang dihisap selalu minimal.

EGR tekanan tinggi dan rendah:
Sistem resirkulasi gas buang dibedakan menjadi dua sistem yaitu EGR bertekanan tinggi dan EGR bertekanan rendah. Bedanya, gas buangnya bercabang dari knalpot. Pengoperasian, kelebihan dan kekurangan kedua sistem dijelaskan di bawah ini.

EGR tekanan tinggi (rute pendek):
Gas buang sudah dikembalikan ke mesin sebelum turbo. Terdapat pipa EGR antara exhaust manifold dan turbo. Seringkali terdapat pendingin pada pipa ini untuk menurunkan suhu gas buang. Katup EGR berada di ujung baris ini. Saat katup EGR terbuka, gas buang di saluran bercampur dengan udara masuk yang disuplai dari intercooler ke saluran masuk mesin.

Keuntungan dari EGR tekanan tinggi:

EGR dapat beradaptasi dengan sangat cepat terhadap kondisi mesin yang dinamis.
Saat start dingin, EGR akan membantu menaikkan suhu di ruang bakar secepat mungkin (standar untuk mesin diesel generasi EURO III ke atas).

Cons:

Kontaminasi pada saluran intake akibat terbentuknya jelaga.
Gas buang harus didinginkan lebih lama dibandingkan saat menggunakan EGR bertekanan rendah.
Aliran gas buang tidak dimanfaatkan sepenuhnya untuk menggerakkan turbin turbo; sebagian gas sudah disadap sebelum turbo.

EGR tekanan rendah (rute panjang):
Gas buang hanya dikembalikan ke saluran masuk mesin setelah filter partikulat. Biasanya outlet EGR valve dihubungkan ke inlet kompresor (seperti terlihat pada gambar), namun terkadang dihubungkan antara intercooler dan intake manifold. Kerugiannya adalah gas buang yang dikembalikan memiliki tekanan dan kecepatan yang terlalu rendah. Untuk mengatasi hal ini, katup tambahan dipasang di knalpot (setelah cabang EGR). Saat katup tambahan ini tertutup, tekanan antara turbo dan katup meningkat. Gas buang akan dialirkan melalui cabang menuju katup EGR karena adanya peningkatan tekanan.

Keuntungan dari EGR tekanan rendah:

Seluruh gas buang sudah terpakai di turbin turbo
Temperatur gas buang yang rendah (tanpa menggunakan EGR cooler) disebabkan oleh tingginya tekanan EGR.
Gas EGR lebih bersih karena antara lain filter partikulat sudah melakukan after-treatment gas buang, sehingga polusi mesin akibat pembentukan jelaga lebih sedikit.

Cons:

Penambahan gas buang ke udara masuk (sesuai kondisi dinamis mesin) lebih lambat, karena EGR harus menempuh jarak yang lebih jauh.
Katup EGR terletak lebih jauh dari katup masuk.

Kekurangan dan kemungkinan malfungsi:
Katup EGR tidak meningkatkan performa mesin. Penggunaan katup EGR dapat menurunkan performa dan meningkatkan konsumsi. Kontaminasi internal juga akan meningkat tajam (lihat gambar). Kotoran menempel pada segala sesuatu dan dengan cara ini juga mencemari intake manifold dan katup masuk mesin. Apalagi dengan gaya berkendara yang tenang, kontaminan tersebut tetap ada di dalam mesin.

Satu-satunya keuntungan EGR adalah gas buangnya lebih bersih; Emisi NOx semakin berkurang. Pada mesin diesel lama, katup EGR dapat dengan mudah ditutup menggunakan pelat penutup. Pabrikan mobil baru menggunakan sensor dan metode lain untuk memastikan bahwa EGR tidak dapat lagi dimatikan atau disesatkan, karena tekanan diukur di berbagai tempat di dalam pipa. Itu sebabnya mobil baru juga perlu melakukan penyesuaian perangkat lunak pada sistem manajemen mesinnya. Ini sering kali merupakan bagian dari perangkat lunak baru untuk penyetelan chip.

Mungkin saja katup EGR tetap terbuka secara tidak sengaja saat tidak dikontrol. Terlalu banyak gas buang yang kemudian diumpankan ke mesin. Dengan alat baca kita dapat mengenalinya dengan:

a (secara permanen) suhu udara masuk yang tinggi sebagai akibat dari gas buang (lihat halaman tentang sensor suhu);
nilai pengukur massa udara terlalu rendah: sebagian besar udara masuk terdiri dari udara yang berasal dari EGR, bukan dari filter udara.

Pendingin EGR:
Suhu gas buang kira-kira 300 derajat pada beban sebagian (pada suhu konstan di jalan raya) dan lebih dari 700 derajat pada beban penuh. Namun, semakin dingin udara yang disuplai ke intake, semakin baik performa mesin. Udara dingin mengandung lebih banyak oksigen. Udara hangat lebih mengembang sehingga mengandung lebih sedikit oksigen. Meski begitu, gas buang yang hangat dialirkan kembali ke mesin.
Seringkali terdapat pendingin EGR antara katup EGR dan saluran masuk mesin. Ini berfungsi sebagai penukar panas. Coolant dialirkan melalui EGR cooler (dalam saluran tetap, sehingga tidak bersentuhan langsung dengan gas buang). Pendingin menyerap panas dari gas buang. Pendingin menjadi lebih hangat dan gas buang kemudian menjadi dingin. Pendingin EGR menurunkan suhu sejauh mungkin, sebaiknya sekitar 100 derajat.

Informasi lebih lanjut tentang teknik pertukaran panas ini dapat ditemukan di bab ini penukar panas.

Selain EGR, mesin bensin juga menggunakan EGR pompa udara sekunder digunakan untuk mengolah gas buang dan digunakan pada mesin diesel SCR (Reduksi Katalitik Selektif) katalis dengan AdBluesistem dosis yang diterapkan.