Sistema de recirculación de gases de escape (EGR)

¿En qué medida influye la recirculación de gases de
escape en la combustión?

Las leyes, cada vez más restrictivas, hacen necesario reducir las emisiones de los gases de escape. Esto es válido tanto para los motores diésel como para los motores de gasolina. Con ayuda de la denominada recirculación de los gases de escape se disminuye la producción de monóxidos. En los motores de gasolina se reduce, además, el consumo de combustible en el área de carga parcial.Con altas temperaturas de combustión, en la cámara de combustión del motor se producen monóxidos. Mediante este sistema de una parte de los gases de escape al aire de aspiración limpio, se reduce la temperatura de combustión en la cámara de combustión.
Por causa de las temperaturas de combustión más bajas, se evita la generación de monóxidos.
La tasa de redistribución de los gases de escape en los motores Diesel y de gasolina se explica en la tabla siguiente:

¿Cómo se efectúa la recirculación de los gases de escape?

Se distingue entre dos clases de los gases de escape: La recirculación “interna” y “externa” de los gases de escape.
En la recirculación interna de los gases de escape, la mezcla entre los gases de escape y la mezcla fresca se realiza en la cámara de combustión. Esto se logra en todos los motores de cuatro tiempos mediante el solape de las válvulas, condicionado por el sistema, de la válvula de admisión y de la válvula de escape. Condicionada por la construcción, la tasa de recirculación de los gases de escape es muy reducida y sólo se puede modificar de forma limitada. Sólo desde el desarrollo del control variable de las válvulas se puede influir activamente en la tasa de recirculación de los gases de escape en función de la carga y el número de revoluciones.

Sistema EGR

La recirculación externa de los gases de escape se realiza mediante un conducto adicional entre el colector / tubo de gases de escape y el colector de aspiración, así como la válvula EGR. Los primeros sistemas se controlaban mediante una válvula de platillo, que se abría o cerraba mediante una caja de presión negativa (impulsión neumática) Al mismo tiempo, la presión del tubo de aspiración servía de magnitud de control de la caja de presión negativa.

Así, la posición de la válvula de platillo dependía del estado de funcionamiento del motor. Para obtener una mayor influencia sobre la tasa de reutilización de los gases de escape se utilizaron válvulas neumáticas de retención y de limitación de la presión, así como válvulas de retardo. Algunos sistemas tienen presente, además, la contrapresión de los gases de escape como presión de regulación para la caja de presión negativa. En algunos estados de funcionamiento, la recirculación de los gases de escape se desconecta completamente. Esto se posibilita mediante el montaje de válvulas de conmutación eléctricas en el conductor de control. A pesar de esta opción de toma de influencia, el sistema era siempre dependiente del estado de carga del motor y de la presión negativa del tubo de aspiración para el control de la caja de presión negativa.

Para satisfacer los requerimientos de los motores modernos y ser independiente de la presión negativa del tubo de aspiración, se desarrollaron mecanismos para dichas válvulas de los gases de escape. Al mismo tiempo se integraron sensores con los cuales se podía reconocer la posición de la válvula.

Válvula EGR eléctrica

Estos desarrollos permiten una regulación exacta con breves tiempos de ajuste. Como mecanismo eléctrico actualmente se utilizan también, junto con los motores paso a paso y los imanes de elevación y giratorios, los motores de corriente continua.
También la válvula de regulación en sí se ha modificado con el paso del tiempo. Además de válvulas de aguja y de platillo de diferentes tamaños y medidas, actualmente se utilizan válvulas con distribuidor giratorio y de mariposa.

Componentes de un sistema de recirculación de gases de escape

Válvula EGR montada

Válvula de recirculación de gases de escape:
La válvula de recirculación de los gases de escape es el componente más importante del sistema. Constituye la unión entre el tubo de escape y el tramo de aspiración. Según la activación, libera la apertura de la válvula y deja fluir los gases de escape al colector de aspiración. Existen diferentes modelos de válvula de recirculación de gases de escape: Modelo de una o dos membranas, con y sin notificación de posición o sensor de temperatura y, naturalmente, controlado eléctricamente. La notificación de la posición significa que en la válvula de recirculación de los gases de escape se encuentra montado un potenciómetro que proporciona señales sobre la posición de la válvula a la unidad de control. Esto permite un registro exacto de la cantidad de gases de escape reconducidos en cada estado de carga. Un sensor de temperatura incorporado eventualmente se utiliza para el autodiagnóstico de la válvula de recirculación de los gases de escape.

Convertidor de presión:

Convertidor de presión

Los convertidores de presión tienen la función de controlar la presión negativa necesaria para la válvula de recirculación de gases de escape. Ajustan la presión negativa al correspondiente estado de carga del motor para mantener una tasa de recirculación exactamente especificada. Su avivación se realiza mecánica o eléctricamente.

Válvulas térmicas:
Tienen una función similar al de los convertidores de presión, pero
trabajan en función de la temperatura. Los convertidores de presión y
las válvulas térmicas también se pueden combinar.

Averías que se producen y causas

A causa de las cargas elevadas, la válvula EGR es probablemente la mayor fuente de averías. Mediante la niebla de aceite y el hollín de los gases de escape se oxida la válvula, y la apertura de la válvula se reduce con el paso del tiempo hasta su cierre completo. A causa de ello, la cantidad de gases de escape reconducida disminuye constantemente, lo que se refleja en el comportamiento de los gases de escape. La carga térmica elevada favorece este proceso. También el sistema de tubos flexibles para la presión negativa es causa frecuente de las averías que se producen.
Por las fugas se pierde la presión negativa necesaria para la válvula EGR, y la válvula ya no se abre. Una válvula EGR que no funciona por causa de la presión negativa puede deberse también a un convertidor de presión defectuoso o a una válvula térmica que no trabaja correctamente.
Para comprobar el sistema de recirculación de los gases de escape existen diferentes opciones. Éstas dependen de si el sistema es susceptible de autodiagnóstico o no. Los sistemas sin capacidad de autodiagnóstico se pueden comprobar mediante un multímetro, una bomba manual de vacío y un termómetro digital Pero, antes de comenzar con costosas comprobaciones, se debe realizar una inspección visual de todos los componentes relevantes del sistema. Esto significa:

• ¿Están los conductos de vacío estancos, conectados correctamente y dispuestos sin dobleces?
• ¿Están conectadas correctamente todas las conexiones eléctricas al convertidor de presión y al conmutador? ¿Están los cables en buen estado?
• ¿Existen fugas en la válvula EGR o en los conductos conectados? Si en la inspección visual no se determina ninguna deficiencia, el sistema deberá comprobarse con otros exámenes y mediciones.

 Comprobación de válvulas EGR controladas por presión negativa en motores Otto:

En la comprobación de válvulas EGR controladas por presión negativa rige el siguiente procedimiento:

Válvulas con una membrana
Con el motor parado, extraer el conducto de vacío y conectar la bomba manual de vacío. Generar una presión negativa de aproximadamente 300 mbar.
Si la válvula está en orden, la presión no debe descender hasta transcurridos 5 minutos. Repetir la comprobación con el motor en funcionamiento, a la temperatura de servicio. Con una diferencia de presión de aproximadamente 300 mbar, el ralentí debe empeorar o pararse el motor. Si la válvula está equipada con un sensor de temperatura, ésta también puede comprobarse.
Para ello, desmontar el sensor de temperatura y medir la resistencia. Los valores aproximados de las resistencias con las distintas temperaturas están listados en esta tabla:

Válvulas EGR en motores Diesel

Para el calentamiento, utilice la pistola de aire caliente o agua caliente. 
Para comparar los valores medidos con los valores teóricos, compruebe la temperatura con el termómetro digital.

Válvulas con dos membranas

Las válvulas con conexiones de presión negativa ubicadas lateralmente sólo se abren mediante una conexión. Estas pueden estar aplicadas una encima de otra, o ubicadas lateralmente en un plano. Las válvulas cuyos conectores de presión negativa están dispuestos uno encima de otro trabajan en dos etapas. Con la conexión superior, la válvula de abre parcialmente; con la conexión inferior se abre totalmente. Las válvulas con conexiones de presión negativa ubicadas lateralmente sólo se abren mediante una conexión. La identificación de las conexiones se realiza mediante un marcaje en color. Son posibles las siguientes combinaciones:
■ Negro y marrón
■ Rojo y marrón
■ Rojo y azul

La alimentación de presión negativa se conecta a la conexión marcada en rojo o negro. Las comprobaciones de estanqueidad se realizan en las mismas condiciones que en las válvulas con una membrana, pero deben realizarse en ambas conexiones de presión negativa. Para comprobar la alimentación de presión negativa de la válvula, la bomba manual de vacío puede utilizarse como manómetro. Ésta se conecta al conducto de alimentación de la válvula EGR. Con el motor en funcionamiento se visualiza la presión negativa destacada. En las válvulas con conexiones superpuestas la bomba manual de vacío se debe conectar a la conexión inferior; en las conexiones ubicadas lateralmente al conductor de la conexión roja o negra.

Prueba de estanqueidad de una válvula EGR

Las válvulas en los motores Diesel se pueden comprobar de la misma forma que en los motores Otto.

Con el motor parado, debe generarse una presión negativa de aproximadamente 500 mbar con la bomba manual de vacío. Esta presión negativa se debe mantener durante 5 minutos y no debe disminuir.
También se puede realizar una inspección visual. Para ello, generar otra vez una presión negativa a través de la conexión de presión negativa con la bomba manual de vacío. Observar el vástago de la válvula (conexión entre la membrana y la válvula) a través de las aperturas. Debe desplazarse regularmente con la activación de la bomba manual de vacío.

 Comprobación de convertidores de presión, válvulas de conmutación y válvulas térmicas

Válvulas EGR con potenciómetro
Algunas válvulas EGR tienen un potenciómetro para la notificación de la posición de la válvula. La comprobación de la válvula EGR se realiza como se ha descrito anteriormente. Al comprobar el potenciómetro, debe procederse como sigue:
Extraer el conector tripolar y medir la resistencia total en los pines 2 y 3 del potenciómetro con un multímetro. El valor medido debe estar entre 1500 Ω y 2500 Ω. Para medir la resistencia del bucle, el multímetro se debe conectar en el pin 1 y el pin 2. Abrir lentamente la válvula con la bomba manual de vacío. El valor medido comienza aproximadamente en 700 Ω y asciende hasta 2500 Ω.

Comprobación de convertidores de presión mecánicos:
En esta comprobación, la bomba manual de vacío no se utiliza para generar presión negativa, sino como manómetro. Extraer la manguera de presión negativa del convertidor de presión a la válvula EGR y conectar la bomba de vacío. Arrancar el motor y mover despacio el varillaje del convertidor de presión. La indicación del manómetro de la bomba de vacío debe moverse en consecuencia.

Comprobación de un convertidor de presión

Comprobación de convertidores de presión electro-neumáticos:
Aquí también se utiliza nuevamente la bomba manual de vacío como manómetro. La conexión al convertidor de presión electro-neumático se realiza de nuevo en la conexión de presión negativa que conduce a la válvula EGR. Arrancar el motor y extraer el conector de la conexión del convertidor de presión. La presión negativa indicada en el manómetro no debe sobrepasar 60 mbar. Enchufar de nuevo el conector y aumentar el número de revoluciones del motor. El valor indicado en el manómetro debe aumentar simultáneamente.

Para comprobar la resistencia del devanado del convertidor de presión, extraer de nuevo el conector y conectar un multímetro a ambos pines de conexión. El valor de la resistencia debe estar entre 4 Ω y 20 Ω.

Medición de resistencia en el convertidor de presión

Para comprobar la activación del convertidor de presión, conectar el multímetro a las conexiones del conector y observar el valor de la corriente.
Ésta debe variar igualmente con la modificación del número de revoluciones del motor.

Comprobación de convertidores de presión eléctricos:
La comprobación de convertidores eléctricos es idéntica a la comprobación de las válvulas de conmutación eléctricas.

Comprobación de válvulas de conmutación eléctricas:
Las válvulas de conmutación eléctricas disponen de tres conexiones de presión negativa. Si sólo están ocupadas dos conexiones, la tercera conexión está provista de un tapón de cierre que no debe estar sellado. A efectos de comprobación, con la bomba manual vacío se puede realizar una comprobación de paso en los conductores de salida de la válvula de conmutación. Para ello, conectar la bomba de vacío a un conductor de salida. Si se puede generar una presión negativa, se debe alimentar la válvula de conmutación con corriente. Importante: si las polaridades de las conexiones (+ y -) están predefinidas en la conexión de la válvula de conmutación, éstas no deben intercambiarse. Si la válvula de conmutación está impulsada con corriente, deberá conmutar y reducirse la presión negativa generada. Repetir la misma comprobación para la otra conexión.

Comprobación de válvulas térmicas
Para comprobar las válvulas térmicas, se deben extraer las mangueras de presión negativa. Conectar la bomba manual de vacío a la conexión central. Con el motor en frío, no debe existir paso en la válvula térmica. Si el motor tiene la temperatura de servicio, la válvula debe abrir el paso.
Para ser independiente de la temperatura del motor, la válvula térmica se puede extraer y calentarse en un baño de agua caliente o con una pistola de aire caliente. Al hacerlo, debe controlarse constantemente la temperatura, para localizar los puntos de conmutación.

Todos los valores de comprobación relacionados aquí son datos aproximativos.
Para obtener datos exactos, debe disponerse de planos de conexión y de los valores específicos de comprobación del vehículo.

Comprobación con una unidad de diagnóstico

Lista de datos EGR

Comprobación del elemento de regulación EGR

Los sistemas EGR susceptibles de diagnóstico pueden comprobarse mediante una unidad de diagnóstico apropiada. Al hacerlo, otra vez resulta decisivo el nivel de comprobación y del sistema a comprobar utilizado. En parte sólo es posible leer la memoria de errores, pero, en parte, también se pueden leer bloques de valores de medición y realizarse una comprobación del elemento de regulación.

En este contexto, es importante que se comprueben conjuntamente sólo los componentes que tienen una influencia directa en el sistema EGR. Por ejemplo, el medidor de masa de aire o el sensor de temperatura del motor.

Si la unidad de control recibe un valor erróneo del medidor de masa de aire, se calculará también incorrectamente la cantidad de gases de escape a reconducir. Con ello, se puede producir un deterioro de los valores de los gases de escape y problemas de funcionamiento del motor. En las válvulas EGR eléctricas es posible que durante el diagnóstico no se visualice ninguna avería y que un examen del elemento de regulación tampoco permita sacar ninguna conclusión sobre el problema. En este caso, la válvula puede estar muy sucia y la apertura de la válvula no proporcionar ya la sección requerida por la unidad de control. Por ello, es aconsejable desmontar la válvula EGR y comprobar las suciedades.