Injeção Eletrônica: Válvula EGR – Recirculação dos Gases de Escape

egr1No sistema EGR(Exhaust Gases Recirculation em Inglês) uma válvula está encarregada de liberar ou bloquear o fluxo dos gases de escapamento para o coletor de admissão. É o principal componente do sistema, pois determina o fluxo de recirculação de gases de escapamento para o motor, e por consequência, a carga do motor.
Existem dois tipos de válvula EGR utilizados atualmente, a principal diferença entre ambas é sua forma de controle, pois algumas não são diretamente controladas pela ECU. Nesses caso existe um atuador “fornecedor de vácuo” para a válvula EGR funcionar, e este sim, é controlado pela ECU. Os dois tipos de válvula EGR são:

  • Válvula EGR Pneumática:
    egr2Este tipo de válvula funciona a partir da diferença de pressão entre as duas câmaras internas formadas durante o seu funcionamento, e geralmente são controladas indiretamente pela ECU, pois dependem de um atuador fornecedor de vácuo.

    1. Diafragma Único;
    2. Diafragma duplo e contrapressão positiva(Positive Backpressure);
    3. Diafragma duplo e contrapressão negativa(Negative Backpressure);
  • Válvula EGR Eletrônica:

    egr3

    Válvula EGR Dual Solenoid

    Este tipo de válvula, mais simples, precisa e rápida. É controlada diretamente pela ECU, sendo geralmente um solenóide.

    1. Linear;
    2. Digital.

egr4Ambos os tipos são ativados de acordo com os parâmetros da ECU e seu mapa de injeção. A ECU utiliza as seguintes informações para o controle da válvula EGR:

  • Pressão Absoluta do Coletor de Admissão – Sensor MAP ou MAF;
  • Informação de Posição da Árvore de Manivelas e Fase de cada Cilindro do Motor – Sensor de Rotação e Sensor de Fase;
  • Posição da Borboleta de Aceleração – Sensor de Posição da Borboleta de Aceleração(TPS);
  • Temperatura do Motor – Sensor ECT.

A partir das informações acima, a ECU determina o momento de ativar o sistema EGR, e por conseguinte, a válvula EGR.

Válvulas EGR Pneumáticas:

Válvula EGR de diafragma simples:

Este é o tipo de válvula EGR mais antigo, e mais simples. Basicamente ela consiste de um diafragma ligado a um eixo com uma válvula cônica em sua ponta.
O diafragma da válvula a divide em duas câmaras, superior e inferior. Na câmara superior existe uma uma mola em cima do diafragma e um tubo de “fonte de vácuo”, que liga a válvula  ao Coletor de Admissão do motor.
O eixo metálico e a válvula cônica se movimentam de forma a liberar ou cessar o fluxo de gases para o coletor de admissão.
O controle de vácuo desta válvula pode ser feito por um interruptor térmico, ou por um atuador solenoide controlado pela ECU.

Durante o funcionamento do motor, quando a ECU determina o momento em que a válvula EGR deverá estar aberta, ativando um atuador solenoide, ou através da temperatura do motor; em que um interruptor térmico evita que seja fornecido vácuo para a válvula EGR em momentos não propícios(motor frio). Quando aberta a passagem de vácuo, a depressão no coletor de admissão afeta o diafragma da válvula, que começa a se levantar. Em determinado momento, a depressão do coletor consegue superar a tensão da mola, então o deslocamento do diafragma puxa a haste metálica, e junto com ela a válvula cônica. Com isso a passagem dos gases de escape é liberada para o coletor de admissão.
Quando o fornecimento de vácuo para a válvula EGR cessa, a força da mola volta a se sobrepor e empurra o diafragma de volta para a sua posição de repouso, logo o eixo metálico com a válvula cônica desce e fecha a passagem de gases de escape para o coletor de admissão.

Válvula EGR de diafragma duplo e contrapressão positiva:

 

??????????????????????????????????????????Esta válvula EGR possuí dois diafragmas, ou apenas um, imprensado entre duas placas gerando um efeito de diafragma duplo.
Chamemos o diafragma de cima de superior, e o diafragma de baixo de inferior.
Duas molas fazem parte desta válvula, uma entre os dois diafragmas, e uma acima do diafragma superior.
Internamente a válvula possui dois orifícios, um em cada diafragma. No diafragma superior há um furo central, e no diafragma inferior a um orifício para o ar atmosférico.

Quando for aplicado vácuo pelo tubo fornecedor de vácuo, o ar atmosférico será aspirado do furo do diafragma inferior através do furo central do diafragma superior, mantendo a válvula fechada.

A válvula se divide em duas porções, superior e inferior. A porção inferior da válvula possui um eixo metálico com uma válvula cônica em sua ponta. A válvula cônica possuí orifícios calibrados, e se move solidária ao eixo metálico, que é ligado ao diafragma inferior.

Durante o funcionamento do veículo, no momento em que a contrapressão dos gases de escapamento cresce devido ao aumento do regime do motor, os gases percorrem através dos furos da válvula cônica e eixo(oco), o caminho para chegar ao diafragma inferior. A pressão dos gases de escape(pressão positiva) faz o diafragma inferior mover-se para cima, chegando ao ponto de superar a ação da mola entre os diafragmas. Esse movimento irá fechar completamente o furo central no diafragma superior.

Então, ao ser liberado vácuo pelo duto fornecedor de vácuo(fonte de vácuo), o diafragma superior irá levantar, e com ele a válvula cônica também levanta de seu assento permitindo a passagem dos gases de escape para o coletor de admissão.

Com a depressão do coletor de admissão, a pressão positiva dos gases de escape é reduzida ao ponto da força da mola supera-la, empurrando o diafragma inferior para baixo. O furo central do diafragma superior abre, e o vácuo que está sendo aplicado pelo tubo fornecedor de vácuo está aspirando novamente o ar atmosférico. Como a parte superior não é mais completamente fechada, o diafragma superior desce, e com ele a válvula cônica também, fechando a passagem dos gases de escape.

O ciclo se repete sempre que a ECU envia sinal ao atuador que fornece o vácuo para a válvula EGR.

Válvula EGR de diafragma duplo e contrapressão negativa:

egr7Ambas válvulas de contrapressão positiva e negativa compartilham algumas semelhanças com relação aos componentes, mas diferenciam-se em funcionamento.

A válvula de contrapressão negativa possui dois diafragmas dentro de seu invólucro, também pode se aproveitar de um sistema de diafragma único, mas imprensado entre duas placas criando o efeito de duas, ou simplesmente possuir dois diafragmas. Configuração definida de acordo com o projeto.

Os diafragmas são chamados de inferior e superior, e ambos possuem molas de controle, sendo em cima no diafragma superior e em baixo no diafragma inferior.
Cada diafragma possui também furos, sendo um furo central e um furo em contato com o ar atmosférico para os diafragmas superior e inferior respectivamente.

Os diafragmas ou as placas com diafragma(dependendo do caso) dividem a válvula em duas câmaras, superior e inferiore, mas é na câmara superior que está o tubo fornecedor de vácuo.
Na porção inferior da válvula EGR existe um eixo metálico fixo a uma placa logo abaixo do diafragma inferior, o eixo está ligado a uma válvula cônica em sua ponta, essa válvula cônica possui furos calibrados. Este eixo é oco até o diafragma inferior.

Durante o funcionamento do motor, no momento em que a ECU ativa o atuador fornecedor de vácuo(liberando o fluxo para a válvula EGR), a depressão criada pelo coletor de admissão chega a câmara superior da válvula EGR pelo tubo fornecedor de vácuo.
O diafragma inferior é pressionado para cima por uma mola em baixo dele e fixa a uma placa, fechando a passagem de ar pelo furo central do diafragma superior.
Como a câmara superior esta totalmente selada, o diafragma superior desloca-se para cima, e levanta o eixo oco juntamente com a válvula cônica, ou seja, a válvula EGR está aberta e liberando gases de escape para o coletor de admissão.

A pressão negativa do coletor de admissão desloca-se pelo eixo oco e chega ao diafragma inferior, puxando-o para baixo. Finalmente, quando a depressão vence a força da mola inferior, o diafragma desce abrindo o canal central do diafragma superior. Isso cessa o vácuo na câmara superior, o diafragma superior desce e com ele o eixo oco e a válvula cônica, que assenta em sua sede e fecha o fluxo de recirculação de gases.

A válvula EGR neste momento não sofre mais ação da depressão no coletor de admissão, então a mola inferior volta a agir sobre o diafragma inferior, empurrando-o para cima e fechando o furo central do diafragma superior. Resumindo, a válvula EGR fica em repouso, com a sua porção superior completamente fechada(vácuo) e aguardando a ECU comandar o atuador fornecedor de vácuo para reiniciar o processo.

Válvula EGR Eletrônica:

Válvula EGR Linear:

Crédito Foto: Autozone

Crédito Foto: Autozone

Está é uma das mais eficientes válvulas EGR, seu funcionamento é rápido e preciso. Ela permite que a ECU tenha total controle sobre sua abertura, podendo estar de totalmente fechada(0%) a totalmente aberta(100%). Tanta precisão resulta em melhor dirigibilidade e menores índices de NOx, se comparando motores iguais com válvulas diferentes.

Basicamente a válvula EGR Linear é constituída de três conjuntos principais:

  • Base;
  • Solenóide;
  • Armadura.

A base em si é constituída dela mesma, placa e uma junta de vedação. Possui dois orifícios de tamanhos diferentes. O orifício maior é por onde os gases de escapamento adentram na base, o orifício menor é por onde estes saem da base para o Coletor de Admissão. A vedação da base é garantida pela placa e junta de vedação.
O solenóide, praticamente a válvula em si, é constituído de sua bobina, enrolamento e do sensor de posição da válvula EGR(EVP ou PPS). O sensor é parte integral da válvula EGR Linear, e seus pinos compartilham o mesmo conector da válvula EGR Linear. No total são 5 pinos, sendo 3 pinos(massa, alimentação(+) e sinal de posição) do sensor de posição e 2 pinos(sinal(-) e alimentação(+) ligado a um fusível) do solenóide.
A armadura da válvula EGR está contida dentro do solenóide, e solidária a ela está um eixo metálico. O eixo desloca-se por dentro da bobina, arruela e mola de retorno. A extremidade do eixo está assentada no orifício menor do conjunto base .

No momento em que o motor está em funcionamento, a ECU, a partir dos dados colhidos dos sensores e dos dados contidos no seu mapa de injeção, determina o momento de abertura da válvula EGR Linear. O pino negativo do solenóide é aterrado dentro da ECU, que envia pulsos negativos para a válvula EGR conforme necessário.
Quando o pulso é enviado, um campo magnético é induzido na bobina, que atrai a armadura levantando-a, e com ela o eixo, que deixa o seu assento e libera a passagem dos gases de escapamento para o Coletor de Admissão. Quando os pulsos negativos cessam, o campo elétrico deixa de existir e o eixo desce assentando-se no orifício menor da base(sua sede) e fechando a passagem dos gases de escape.

Válvula EGR Digital:

Trata-se de uma válvula mais precisa e rápida, pois permite a ECU uma amplitude maior de controle do fluxo de recirculação dos gases de escape. Existem dois tipos básicos de válvula EGR Digital:

  • Duplo Solenóide(Dual-Solenoid);
  • Triplo Solenóide(Tripe-Solenoid.

 

egr9A Válvula de Duplo Solenóide, como o próprio nome diz possui dois solenóides, além de duas armaduras, dois eixos e uma base. Para vedação utiliza-se uma placa e uma junta de vedação para garantir que os gases de escape não vazem.
Na base existem dois orifícios de tamanhos diferentes, um maior e outro menor. Com esse conjunto, a válvula de duplo solenóide tem a capacidade de três níveis de fluxo de recirculação. Sendo dois fluxos com um orifício aberto(maior ou menor) e outro com os dois orifícios abertos, onde as capacidades de fluxo se somam.

Os eixos assentam-se na base da válvula, e com sua capacidade giratória vedam com eficiência a válvula quando esta encontra-se desativada, prevenindo contra possíveis vazamentos. Estão ligados as armaduras e se deslocam dentro de sua respectiva bobina e mola de retorno.
A válvula possuí apenas um pino de alimentação, mas o aterramento de cada solenóide é controlado em separado pela ECU, que pode ativar um ou dois ao mesmo tempo.

Durante o funcionamento, quando a ECU envia pulsos negativos para a válvula, a bobina induz um campo magnético na armadura, que levanta e traz consigo o eixo, a passagem de gases de escape é então liberada para o coletor de admissão. Ao cessar os pulso negativos, a força da mola faz o eixo retornar ao seu assento na base da válvula, vendando a passagem de gases para o coletor de admissão.

egr10A Válvula de Triplo Solenóide funciona da mesma maneira que a duplo solenóide, no entanto a adição de mais um solenóide entrega maior precisão da válvula. São três solenóides, três armaduras, três eixos giratórios e três furos calibrados com dimensões diferentes. Possui um base com os furos calibrados, a base possui sua vedação garantida por uma junta que impede o vazamento de gases de escape.

Em relação a válvula duplo solenóide, neste o furo adicional possui dimensão intermediária(em relação aos dois outros furos) e com isso a ECU pode desempenhar sete possibilidades de fluxo para esta válvula EGR. Três dessas, são cada um dos solenóides abertos individualmente, e as outras quatro são combinações entre os furos menor, intermediário e maior, com dois furos abertos e um fechado.

O controle da ECU sobre a válvula é realizado através de pulsos negativos, cada solenóide é controlado separadamente, mas possuem a mesma linha positiva, o sinal negativo é individual.

Durante o funcionamento do motor, quando a ECU determina o funcionamento da válvula, o pulsos negativos são enviados a um, ou dois solenóides diferentes. Quando o pulso é enviado, uma campo elétrico é gerado na bobina que atrai a armadura do solenóide para cima, então o eixo levanta-se de sua sede e libera gases de escape para o coletor de admissão. O fluxo é varia de acordo com a quantidade e com o tamanhos dos furos abertos.
Ao cessarem os pulsos negativos provenientes da ECU, a mola de retorno empurra o eixo para baixo, que se assenta em sua sede e fecha o fluxo de gases de escape para o Coletor de Admissão. 

Falhas Comuns em Válvulas EGR:

egr-valveProblemas com a válvula EGR são basicamente relacionados a mola de retorno e/ou aos furos calibrados.

Devido ao contato com os gases de escape, é muito comum que os furos calibrados da válvula EGR fiquem obstruídos, consequentemente o funcionamento da válvula fica comprometido. No caso das válvulas EGR pneumáticas, estas perdem sua eficiencia pois uma vez que os furos estejam obstruídos o diafragma inferior não irá reagir a contrapressão, a válvula EGR não irá funcionar.
Em válvulas EGR eletrônicas a obstruição dos furos impede que os gases de escape recirculem para o coletor de admissão.

As molas de retorno também podem apresentar problemas, a perda da força pode gerar diferentes falhas de acordo com o tipo de válvula EGR. Em válvulas EGR de contrapressão positiva, o enfraquecimento da mola leva a abertura demasiado rápida da válvula; e em válvulas EGR de contrapressão negativa o enfraquecimento da mola leva a não abertura da válvula ou fazendo esta abrir e fechar rapidamente.
Outra falha comumente relacionadas a válvula EGR pneumáticas, é a obstrução ou rompimento de mangueiras de vácuo da válvula.
Estas falhas afetam o funcionamento do motor, deixando-o com uma marcha-lenta irregular, perda de desempenho e falhamentos constantes, prejudicando a dirigibilidade do veículo. 

 

Auto entusiasta, piloto virtual, técnico em Manutenção e Mecânica Automotiva, estudante de Engenharia Mecânica. Automobilista nato!

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  • EDILSON DE SOUZA

    A válvula erg da Peugeot boxer 2.3 HDI diesel S10 – ele pode trabalha desligada

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