Emissieregeling op hol?

Begin jaren ’90 was een periode van grote veranderingen voor de auto-industrie. Met name op het gebied van uitstoot en vervuiling moesten grote stappen gemaakt worden en dat ging niet zonder slag of stoot. Zo leverden de eerste watergedragen autolakken de nodige hoofdbrekens en slapeloze nachten op voor autobezitters en importeurs. Die waren niet zo sterk als de conventionele lakken, vogelpoep vrat met gemak door de verse laklaag, een bleke vlek (of erger) achterlatend. Door strikter wordende emissienormen moesten de carburateurs ook het veld ruimen en de opmars van benzine-injectie werd een feit. Mijn Sunny is een kind van die tijd en heeft als zodanig een paar interessante technische zaken onder de motorkap…Halverwege de jaren ’80 deed de katalysator zijn intrede, in combinatie met een elektronisch geregelde carburateur. Het was wel even wennen voor de meeste autobezitters, gelode brandstof was taboe, want dit is funest voor de katalysator, en het was ook wennen aan de andere geur van de uitlaatgassen. Uit de ingezonden brieven in de Autovisie van die tijd valt op te maken dat automobilisten het maar zo-zo vonden. Velen deden hun beklag over de ‘rotte eierenlucht’ die de katalysator bij een koude start veroorzaakte. Anderen vonden het maar niets dat ze motorvermogen moesten inleveren ten faveure van minder uitstoot.

Autofabrikanten deden de carburateur massaal in de ban omdat injectiemotoren makkelijker aan de steeds strikter worden emissiewetgeving konden voldoen. Nissan introduceerde in de laatste levensfase van de N13 Sunny een injectiemotor voor dit model, samen met een geregelde driewegkatalysator. De Sunny GTI was al voorzien van injectie, maar deze motor (eerst CA16, later CA18) had multipoint injectie. De modale versie van de Sunny moest het doen met monopoint injectie, ook wel single point genoemd.

Eigenlijk vind ik de Amerikaanse benaming voor dit systeem het best, daar staat het bekend als throttle body injection (TBI). Door zijn vorm en bouwwijze lijkt TBI veel op een gewone carburateur, de injector is voor de gasklep geplaatst en spuit de benzine gewoon op de gasklep. Dit is goed te zien op deze afbeelding:

Het gasklephuis is omgeven door een grote hoeveelheid slangetjes en kabeltjes die allemaal te maken hebben met emissieregeling en motormanagement. Al deze systemen worden via de zwarte vacuümslangetjes gestuurd, het is een mooi voorbeeld van de Japanse manier van denken. In plaats van gebruik te maken van complexe elektromechanische sturingen, laten de Japanse ingenieurs vacuüm het werk doen, hoewel dit wel via elektromagneten gestuurd wordt. Vacuüm (onderdruk) is sowieso aanwezig in het inlaatsysteem en het is minder storingsgevoelig. De emissie- en sturingssystemen zijn te verdelen in de uitlaatgas recirculatie of EGR (rood), de luchttoevoer in het uitlaatsysteem (AIV-Air Induction Valve) (blauw) en de anti-terugslagklep (Anti backfire Valve) (groen):

Wat brengt mij nou bij deze post? Wel, de Sunny heeft een beetje moeite met het vinden van het juiste toerental. Bij een stationaire loopt merk je dat de motor zoekt naar het juiste toerental, zelfs bij een warme motor houd de Sunny kortstondig een toerental van 1100-1500 toeren aan. Het meest hinderlijke vind ik echter de langzame toerenval bij het opschakelen. De motor houdt nog even het toerental vast voordat hij terugvalt.
Dit heeft te maken met de toerentalregeling via de Idle Air Adjustment unit, deze zit achterop het gasklephuis en hoogstwaarschijnlijk is dit de bron van mijn ergernis. Maar om dit uit te sluiten, moest ik eerst de werking van de overige systemen controleren. En een beetje tekst en uitleg is altijd handig en interessant, nietwaar?

Laat ik beginnen met de anti-terugslagklep (groen). Deze wordt gebruikt om de motor te ontlasten wanneer er plotseling een hoog vacuüm in het inlaatspruitstuk ontstaat. Dit is het geval bij plotseling gas loslaten bij hoge toerentallen, deze klep laat dan lucht vanuit het luchtfilterhuis door naar het spruitstuk, om de gasklep heen. De EGR (rood) is bij de meesten wel bekend, via dit systeem worden uitlaatgassen teruggeleid naar de motor om zo volledig mogelijk te verbranden. Het signaal om de EGR klep te openen loopt via de back pressure transducer (BPT), deze bevindt zich iets boven het EGR membraan / klep. De BPT kan de EGR klep gefaseerd sturen, het signaal vanaf de boordcomputer zet de EGR domweg open of dicht, de BPT is een soort balansklep die de mate van opening aanpast op het motortoerental. De EGR klep kan eenvoudig getest worden: aan de onderkant is het klephuis open waardoor je het membraan eenvoudig omhoog kunt drukken. In mijn geval resulteerde dit in een hevig schokkende en naar adem snakkende Sunny, bij het loslaten pakte hij mooi het stationair toerental weer op. De EGR functioneert dus prima.
De Air Induction Valve, hierboven in het blauw, voert buitenlucht naar het uitlaatsysteem. Dit is nodig voor een goede werking van de katalysator, deze heeft een zuurstofoverschot nodig om goed te werken. Bovendien koelt de toegevoerde lucht de katalysator waardoor deze beter werkt. Deze klep is eenvoudig te testen door de motor te starten met gedemonteerde luchtfilter, als de klep werkt voel je dat de rubber slang van de AIV lucht  aanzuigt. Ook hoor je het uitlaatgeluid via deze slang. Overigens heeft deze klep geen invloed op het motortoerental, de oorzaak van het verhoogde toerental moeten we dichter bij de gasklep zoeken. De Anti Backfire klep functioneerde ook prima: bij lage tot middelhoge toerentallen bleef de klep gesloten. Hoog tijd om eens dieper te gaan graven in de technische krochten van de Sunny.

Achterop het gasklephuis bevindt zich de IAA-unit, oftwel de Idle Air Adjustment unit. Dit is een soort van secundair spruitstuk dat lucht kan doorlaten terwijl de gasklep gesloten is. Het merkwaardige is dat de IAA niet één, maar drie doorlaten heeft. De Auxiliairy Air Valve is de ‘hoofdklep’ van de IAA. Door deze klep te openen kan het motormanagement het stationair toerental regelen wanneer de gasklep gesloten is. Gezien het onregelmatige en soms wat hoge stationaire toerental is deze klep mijn hoofdverdachte. Hij is hier in het groen aangegeven:

Onder deze hoofdklep bevinden zich nog twee magneetkleppen, de Fast Idle Control Device en de Idle-up klep. Deze kunnen in aanvulling op de AAV opengezet worden om extra lucht door te laten, dit wordt normaalgesproken gedaan wanneer de aircopomp wordt ingeschakeld of wanneer de stuurbekrachtiging flink moet werken. Mijn Sunny heeft geen van beide, maar dat heeft de Nissan-ingenieurs er niet van weerhouden om de kleppen weg te bezuinigen. Mooi, laten we eens gaan sleutelen, om te beginnen gaat de Auxiliary Air Valve eraf. Dan krijgen we deze doorkijk op de IAA:

Het zeskant linksonder in het blauw is de FICD, er zit een identieke magneetklep aan de andere kant. Je kunt goed zien dat het binnenwerk van de IAA mooi schoon is, er is geen vervuiling door roet (van de EGR of backfire) aanwezig. So far so good. Maar de Auxiliary Air Control klep was een ander verhaal. Die was flink smerig door roet, ik heb geen foto van de situatie ‘voor’ maar wel eentje van de gereinigde klep:

Je ziet dat er nog wat aanslag op het plunjertje zichtbaar is, deze zat vol met roet waardoor de het plunjerlichaam maar stroef door het klephuis (helemaal rechts) bewoog.
De andere kleppen (FICD en Idle-Up) waren ook smerig, deze heb ik ook gedemonteerd, gereinigd en doorgemeten. Nu alles weer helemaal schoon was, werd het tijd om de boel weer te monteren en te testen. Nadat alle kleppen weer op hun plek zaten heb ik de motor gestart, alles draaide als vanouds totdat ik de stekker van de AAC loshaalde. De motor begon direct te stotteren en ik voelde de magneetkleppen van de FICD en Idle-Up klikken. Het motormanagement zette dus alles open om maar zoveel mogelijk lucht langs de gesloten gasklep te krijgen. Daarna sloot ik de stekker van de AAC weer aan, meteen hervond de motor zijn stationair toerental en voelde ik de FICD en Idle-Up weer klikken. Alles werkte naar behoren!

Daarna volgde de rijtest met alle onderdelen en slangetjes weer op hun plek. Het was duidelijk te merken dat de AAC gereinigd is, want de motor valt sneller terug naar zijn stationair toerental. Alleen blijft het toerental nog wel ‘hangen’ bij het opschakelen. Wat daar de oorzaak van is, kun je lezen in een volgende post!