Rozpoczęty już przed kilkoma dekadami proces ograniczania emisji szkodliwych składników spalin skłania producentów silników samochodowych do opracowywania systemów, których zadaniem jest ich optymalizacja pod względem sukcesywnie zaostrzających się w tym zakresie norm. To oczywiste, ale jak to w technice… nic nie ma za darmo!

Główny problem polega na tym, że uzyskanie zamierzonego efektu nie może, lub przynajmniej nie powinno, kolidować z efektywnością jednostek napędowych. Jak więc pogodzić ekologię z efektywnością?

Najczęściej dotychczas stosowaną metodą są systemy recyrkulacji spalin EGR nazywane tak od angielskiego exhaust gas recirculation, czyli takie, dzięki którym część opuszczających komory spalania silników gazów (w silnikach benzynowych to ok. 20-25%, a w wysokoprężnych nawet do 50% ich objętości) kierowana jest do nich ponownie.

Mogłoby wyglądać na to, że jest to proces polegający na tzw. dopalaniu spalin, ale nic z tego!
Zamiast wspomnianego „dopalania” wręcz przeciwnie, proces ten ma służyć obniżeniu panującej w komorach temperatury poprzez zmniejszenie objętości dostarczanego w mieszance tlenu i spowolnienie procesu spalania.

Inaczej mówiąc: kierowane powtórnie do komór spalania gazy stanowią dodatkowe wypełnienie przestrzeni ograniczając tym samym ilość dostających się z powietrzem cząsteczek tlenu. Po co?

Dlatego, że tlen odpowiada za prędkość spalania (utleniania) i podnosi temperaturę. A spowolnienie tego procesu i obniżenie temperatury spowoduje zmniejszenie nawet o kilkadziesiąt procent ilości tworzących się niezwykle niekorzystnych dla zdrowia rakotwórczych tlenków azotu (NOx) oraz niespalonych węglowodorów.

Wartością dodaną recyrkulacji spalin jest również podgrzewanie wstępne mieszanki powodujące polepszenie jej odparowywania, co z kolei ma większe znaczenie w silnikach benzynowych.

Obecnie producenci silników samochodowych stosują głównie dwa sposoby recyrkulacji spalin: zewnętrzny i wewnętrzny, przy czym najbardziej rozpowszechnionym jest system zewnętrzny opierający się na umieszczanym na kanale dolotowym lub kolektorze wydechowym, zaworze EGR.

Na marginesie. W niektórych rodzajach konstrukcji układów recyrkulacji w celu jeszcze bardziej efektywnego obniżenia poziomu tlenków azotu stosowne są również moduły EGR wyposażone w chłodnice spełniające rolę wymiennika ciepła, których rolą jest obniżenie temperatury spalin.

Recyrkulacja wewnętrzna w praktyce polega na opóźnianiu czasu zamknięcia zaworów wydechowych, dzięki czemu powrót spalin do komór spalania następuje podczas suwu ssania w momencie dostarczania nowej porcji mieszanki. Jednocześnie zawór ssący ulega wcześniejszemu otwarciu, przez co część spalin samoczynnie cofa się do układu dolotowego i ponownie jest zasysana.

W przypadku recyrkulacji zewnętrznej cały układ to nic innego, jak przewód umieszczony między wydechem a dolotem, plus najważniejszy jego element, którym jest zawór EGR decydujący o tym, kiedy i jaką dawkę spalin podać do komór spalania.

We wcześniejszych rozwiązaniach zawory EGR zwykle sterowane były pneumatycznie, a obecnie za czas i dobór stopnia otwarcia, w oparciu o przesyłane drogą elektroniczną aktualne informacje pochodzące ze sterownika jednostki napędowej, odpowiedzialne są siłowniki elektryczne.

Zawór zamyka obieg (odcina powrót spalin) w sytuacji, gdy silnik jest obciążony tylko w nieznacznym stopniu (na biegu jałowym) lub przy pełnym obciążeniu kiedy pożądana jest duża moc jednostki.

Zawór EGR pozostaje zamknięty także w przypadku, gdy silnik nie osiągnął optymalnej temperatury roboczej.

Tak więc, co jest logiczne, spaliny dostarczane są do komór spalania właściwie wyłącznie w warunkach średniego obciążenia. Kiedy sterownik uzna, że panują ku temu odpowiednie warunki, zawór zostaje otwarty w stopniu, który umożliwia dostarczenie wymaganej w danej chwili dawki gazów.

A jednak nie do końca. Tak jak większość rozwiązań technicznych i recyrkulacja spalin ma również swoje minusy… i stąd różne sposoby na radzenie sobie z EGR-em.

Podstawowy problem to taki, że zawory EGR (szczególnie w silnikach wysokoprężnych, w których w porównaniu z silnikami benzynowymi występuje wyższy wskaźnik recyrkulacji) w sposób szczególny narażone są na większy stopień zanieczyszczeń (cząsteczki sadzy) i wyższą częstotliwość roboczą. Po prostu szybciej się zużywają.

Najprościej mówiąc po długim czasie użytkowania (w przypadku Diesli zaleca się ich wymianę przynajmniej dwa razy podczas żywotności jednostki napędowej) lub przy niekorzystnym sposobie użytkowania (o czym dalej) zdarza się, że potrafią się blokować.

Tym samym…nie tylko cały system recyrkulacji przestaje spełniać swoje zadanie, ale ma to też destrukcyjny wpływ na kondycję całego silnika.

Trudny rozruch (ponieważ stale otwarty jest zawór EGR powoduje ciągły dopływ spalin do komory spalania), spowolniona i nierównomierna praca (zwłaszcza w niskim zakresie obrotów), szczególnie w przypadku silników wysokoprężnych z turbodoładowaniem, nadmierne dymienie z rury wydechowej i zwiększone zużycie paliwa, to typowe objawy zablokowania się zaworu EGR.

W silnikach benzynowych efektem uszkodzenia zaworu EGR – poza utrudnionym rozruchem i nierówną pracą na biegu jałowym – może być brak tzw. fazy przejściowej, czyli brak możliwości płynnego zwiększania obrotów przy jednoczesnych znacznych wibracjach jednostki napędowej.

W przypadku zaworów EGR/modułów EGR z chłodnicą wymienione objawy mogą być wyraźniejsze i występować częściej, ponieważ wynika to z obecności dodatkowego elementu w układzie recyrkulacji.

Ale nie tylko! Niekorzystny wpływ na kondycję zaworów EGR mogą mieć również inne, dość prozaiczne przyczyny jak np. niewłaściwa jakość oleju silnikowego, zbyt wysoki lub niski jego poziom, nieszczelności występujące na trzonkach zaworów lub między tłokiem a gładzią cylindra, zanieczyszczony układ przewietrzania silnika, zanieczyszczony filtr cząstek stałych… , czy nawet specyfika techniki jazdy polegająca w większości na jeździe w cyklu miejskim na krótkich dystansach bez nawet chwilowej możliwości wykorzystania pełnej mocy silnika.
Do tego należy dodać „oszczędności” w postaci stosowania paliwa o niewłaściwej jakości, jak również nieregularnie przeprowadzane przeglądy techniczne.

To trudne pytanie, ponieważ jak w większości przypadków decyzja zależna jest od konkretnej sytuacji i sprowadza się do dwóch wariantów.

Jeśli kontrolka „check engine” zaczyna już naprawdę razić w oczy, dopiero zwykle wtedy udajemy się do warsztatu z prośbą o werdykt.

Tu często okazuje się, że „nie jest jeszcze tak źle” i możemy odetchnąć z ulgą. „Po oczyszczeniu zawór EGR jeszcze pożyje”! Owszem. Samo czyszczenie może okazać się skutecznym rozwiązaniem, ale powinno się je traktować jako profilaktykę, a nie usuniecie usterki. Dlatego zaleca się jej powtarzanie co ok. 60-80 tys.km.

Jeśli z jakichś względów zawór EGR przestaje spełniać swoją funkcję zdecydowanie należy wymienić go na nowy. Niestety, wymiana zaworu EGR nie kosztuje mało!

Oryginalny, dedykowany do konkretnego modelu silnika i renomowanego producenta potrafi kosztować nawet kilka tysięcy złotych, ale w myśl zasady „że o cenie zapomnisz szybko – o jakości nigdy” należy się zdecydować na jego zakup.

Tańsze zamienniki lub regenerowane zawory EGR nie zawsze spełniają swoją rolę, a nieprzemyślany wybór może być przyczyną nie tylko frustracji, ale również dodatkowo ponoszonych kosztów.

Dlatego warto zdecydować się na zawory EGR oferowane przez Hitachi, które wyróżniają się zarówno wysoką jakością wykonania, jak i skutecznością w działaniu.

Idea recyrkulacji spalin pojawiła w samochodowych silnikach spalinowych już dość dawno i w praktyce zastosowano ją po raz pierwszy w USA, kiedy rozpoczęto walkę o zmniejszenie ilości tlenków azotu w spalinach.

Dzięki nowej metodzie faktycznie się to udało, ale kosztem zwiększenia ilości tlenku węgla i węglowodorów, czyli mówiąc najprościej kosztem większego zużycia paliwa. Większe zużycie paliwa to z kolei większa emisja CO² …i znowu źle!

Tym samym priorytetowym działaniem producentów samochodów jest redukcja zużycia paliwa. Stąd takie rozwiązania jak downsizing (większa moc przy mniejszej pojemności skokowej a dzięki temu niższemu zużyciu paliwa) i auta z napędem hybrydowym.

Czy w tej sytuacji dalszy rozwój idei recyrkulacji spalin będzie miał dalszy ciąg, czy stanie się tylko epizodem w historii motoryzacji?!

Artykuł sponsorowany przez firmę Hitachi