Βαλβίδα EGR: λειτουργία, ελαττώματα και συντήρηση

Η βαλβίδα επανακυκλοφορίας καυσαερίων (EGR) αποτελεί ένα από τα βασικά εξαρτήματα των σύγχρονων συστημάτων ελέγχου εκπομπών. Το εξάρτημα αυτό, που βρίσκεται στα περισσότερα οχήματα του σήμερα, διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη μείωση των οξειδίων του αζώτου από τα καυσαέρια, συμβάλλοντας έτσι στην τήρηση ολοένα αυστηρότερων περιβαλλοντικών προτύπων.

Αν και μπορεί αρχικά να φαίνεται απλό, το σύστημα EGR περιλαμβάνει μια βαθύτερη κατανόηση των διαδικασιών καύσης και του τρόπου με τον οποίο τα καυσαέρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του κινητήρα και τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος.

Τι είναι η βαλβίδα EGR και πώς λειτουργεί;

Η βαλβίδα EGR αποτελεί εξάρτημα σε μοντέρνους κινητήρες, με κύριο σκοπό τη μείωση των εκπομπών καυσαερίων μέσω της επαναφοράς ενός μέρους των καμένων αερίων πίσω στην καύση μέσω της εισαγωγής, δημιουργώντας έτσι έναν ελεγχόμενο κύκλο επανακυκλοφορίας.

Ο συντομογραφικός όρος EGR προέρχεται από το “Exhaust Gas Recirculation” ή στα ελληνικά “ανακύκλωση καυσαερίων”. Η βαλβίδα EGR βρίσκεται τόσο σε πετρελαιοκίνητους όσο και σε βενζινοκίνητους κινητήρες. Η EGR παρουσιάζεται ως τεχνική λύση, φθηνή και αναγκαία για τη μείωση των εκπομπών, ειδικά NOx.

Γενικά, περισσότερα προβλήματα στην EGR παρατηρούνται στους κινητήρες diesel, καθώς οι επικαθίσεις από την καύση diesel είναι μεγαλύτερες και φράζουν ταχύτερα τη βαλβίδα EGR, μειώνοντας έτσι την αποδοτικότητα της κενού που απαιτείται για τη σωστή λειτουργία.

Ιστορική εξέλιξη του συστήματος EGR

Η EGR προέκυψε από την ανάγκη μείωσης των ρύπων των οχημάτων, αλλά προσφέρει και άλλα σημαντικά οφέλη: μειώνει την εμφάνιση προανάφλεξης και μειώνει την εξάρτηση από καύσιμα υψηλής ποιότητας.

Οι πρώτες προσπάθειες μείωσης των NOx μέσω της EGR ξεκίνησαν ήδη τη δεκαετία του 1940. Παρ’ όλα αυτά, μετά χρόνια πειραμάτων και τεχνικής εξέλιξης, η EGR θεωρήθηκε εφικτή λύση για τη μείωση των ρύπων σε πετρελαιοκίνητα αυτοκίνητα από το 1970.

Από το 1972 έως το 1980, η βαλβίδα EGR χρησιμοποιούνταν σε όλα τα αμερικανικά αυτοκίνητα βενζίνης. Μόνο από το 1990 άρχισαν να τη συμπεριλαμβάνουν και στα diesel, όπου τα οφέλη ήταν εμφανέστερα. Από το 1990 και μετά, τα diesel αυτοκίνητα οικογενειακού τύπου καθώς και τα και τα φορτηγά εξοπλίστηκαν με EGR. Στις αρχές των δεκαετιών του 2000 αυτή η βαλβίδα έγινε πολύ κοινή και στην ευρωπαϊκή αγορά. Το 2010 απέδειξε ότι η EGR δεν περιορίζεται μόνο στη μείωση των ρύπων, αλλά συμβάλλει σημαντικά στη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου.

Οφέλη σύγχρονου συστήματος EGR

Η βαλβίδα EGR χρησιμοποιείται πλέον από κατασκευαστές που υιοθετούν downsizing. Στα βενζινοκίνητα οχήματα με απεξάρτηση ψεκασμού άμεσης έγχυσης έχουν εμφανιστεί οι εξής βελτιώσεις:

• Μειώνει την κατανάλωση καυσίμου μέσω βελτιστοποίησης της θερμοκρασίας καύσης
• Μειώνει τις πιθανότητες δυσλειτουργιών του κινητήρα υπό μερικά φορτία
• Μειώνει την ανάγκη για καύσιμο με υψηλή ποιότητα ή πρόσθετα καύσιμα

Στα πετρελαιοκίνητα αυτοκίνητα, η EGR βοηθά στην αύξηση της θερμοκρασίας των καυσαερίων, διευκολύνοντας τη διαδικασία regeneration του φίλτρου σωματιδίων και βελτιώνοντας την απόδοση των συστημάτων μετα-επεξεργασίας.

Ρόλος και λειτουργία της βαλβίδας EGR

Ο κύριος ρόλος του συστήματος EGR είναι η μείωση των εκπομπών οξειδίων του αζώτου λόγω των υψηλών θερμοκρασιών κατά τη διάρκεια της καύσης. Τα NOx σχηματίζονται σε θερμοκρασίες που υπερβαίνουν τους 1700°C· συνεπώς στοχεύεται στη μείωση των μέγιστων θερμοκρασιών για την αποφυγή μαζικής συσσώρευσης ρύπων.

Η βαλβίδα EGR κατευθύνει ένα μικρό μέρος των καυσαερίων πίσω στην θάλαμη καύσης και μειώνει τη μέγιστη θερμοκρασία ανάφλεξης του καύσιμου μίγματος. Με την εισαγωγή αδρανών αερίων (αερίων που δεν μπορούν πλέον να συμμετάσχουν στην καύση), μειώνεται η οξυγονωμένη συγκέντρωση στο μείγμα, οδηγώντας σε χαμηλότερη θερμοκρασία καύσης.

Τύποι συστημάτων EGR

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι EGR:

1. Απλό σύστημα επανακυκλοφορίας - βασικό, φθηνό και με μειωμένη συντήρηση
2. Σύστημα επανακυκλοφορίας με ενδιάμεση ψύξη - υψηλότερη συντήρηση αλλά και ανώτερη απόδοση

Το σύστημα με ενδιάμεση ψύξη περιλαμβάνει μια σύνθετη διάταξη από κεντρικούς σωληνισμούς μέσω των οποίων κυκλοφορούν τα καυσαέρια. Το ψυκτικό υγρό του κινητήρα ρέει γύρω από αυτά και απορροφά τη θερμότητα από τα καυσαέρια, αυξάνοντας τη συμπύκνωση των αερίων που επιστρέφονται στον κινητήρα και βελτιώνοντας την απόδοση της διαδικασίας.

Σύγχρονος ηλεκτρονικός έλεγχος

Αρχικά, το σύστημα EGR ήταν ηλεκτροπνευματικό, πλεονέκτημα η απομόνωση του ηλεκτρονικού μέρους από τα υψηλών θερμοκρασιών εξαρτήματα. Σήμερα, οι περισσότερες βαλβίδες επανακυκλοφορίας καυσαερίων ελέγχονται ηλεκτρικά και καθοδηγούνται άμεσα από τη μονάδα ελέγχου ECU.

Το πλεονέκτημα αυτού του σύγχρονου συστήματος είναι ο πολύ γρηγορότερος χρόνος απόκρισης της βαλβίδας EGR — κάτω από 100 χιλιοστά του δευτερολέπτου — με αποτέλεσμα τη βελτίωση και τη λεπτομέρεια απόκρισης του κινητήρα.

Συνθήκες λειτουργίας της EGR

Η βαλβίδα EGR δεν λειτουργεί συνεχώς. Η ECU (Μονάδα Ελέγχου) στέλνει εντολές στην EGR ώστε να επιτρέψει σε μια ποσότητα ελεγχόμενων καυσαερίων που εξάγονται μέσω της εξάτμισης να εισέλθει στην εισαγωγή.

Η βαλβίδα EGR πρέπει να παραμένει κλειστή στις ακόλουθες περιπτώσεις:

• Όταν το αυτοκίνητο βρίσκεται σε ρελαντί
• Στην κορύφωση στροφών του κινητήρα
• Σε μεγάλες φόρτσεις όταν ο κινητήρας πρέπει να αποδώσει τα μέγιστα

Η EGR λειτουργεί βέλτιστα μόνο όταν έχουμε μικρές ή μεσαίες φορτίσεις, όταν οι εκπομπές είναι μετρίως υψηλές και η φόρτωση του κινητήρα δεν βρίσκεται στο ανώτατο όριο.

Ο έλεγχος της ροής των καυσαερίων μέσα στους υπερ-επιταγμένους κινητήρες γίνεται από τον ολοκληρωτή, ο οποίος μπορεί να μειώσει την πίεση στη θάλαμη εισαγωγής και να βελτιστοποιήσει τη ροή επανακυκλοφορίας.

Διαθέσιμες παράμετροι λειτουργίας

Η EGR έχει ορισμένες συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας:

• Στον πετρελαιοκινητήρα (diesel): συνηθίζεται between 1200-3200 στροφές το λεπτό
• Στον βενζινοκινητήρα: μεταξύ 1800 και 4600 σ.α.λ.

Αυτές οι τιμές διαφέρουν ανά κατασκευαστή και εξαρτώνται από τη στρατηγική βαθμονόμησης της ECU για κάθε κινητήρα.

Η διαδικασία ψύξης των καυσαερίων EGR

Μέρος των αερίων καύσης που εξέρχονται από τον κινητήρα επαναφέρεται εντός αυτού, ψυχόμενα από περίπου 750°C σε περίπου 160°C. Αυτό γίνεται μέσω του ψυκτικού υγρού του κινητήρα που κυκλοφορεί through τον εσωτερικό εναλλάκτη θερμότητας ενσωματωμένο στο σύστημα EGR.

Η ψύξη των αερίων είναι ουσιαστική για:

• την αύξηση της πυκνότητας των επανακυκλοφορημένων αερίων
• τη μείωση της θερμοκρασίας καύσης
• την προστασία των εξαρτημάτων της θύρας εισαγωγής
• τη βελτίωση της αποδοτικότητας ολόκληρης της διαδικασίας

Συμπτώματα ελαττωματικής EGR

Η πεταλούδα EGR μπορεί να παραμείνει κλειστή ή ανοιχτή. Σε κάθε περίπτωση, αυτό είναι επιβλαβές για τον κινητήρα, οπότε μπορεί να παρουσιαστούν δυσκολίες εκκίνησης, μαύρος καπνός κατά το επιτάχυνση λόγω επικαθίσεων, μείωση ροπής και αντίστοιχα ισχύος.

Σε αυτή την περίπτωση, ο κινητήρας θα χρειαστεί περισσότερο χρόνο για να φτάσει τη βέλτιστη θερμοκρασία λειτουργίας, διότι η EGR θα πρέπει να λειτουργεί μόνο όταν ο κινητήρας ζεσταθεί μέχρι αυτή τη θερμοκρασία.

Κύρια συμπτώματα βλάβης της EGR

Τα πιο εμφανή συμπτώματα είναι τα εξής:

• Ασταθής λειτουργία σε ρελαντί
• Σημαντικές απώλειες ισχύος
• Επιβράδυνση επιτάχυνσης και αυξημένη κατανάλωση καυσίμου
• Μαύρος καπνός εξάτμισης
• Ανάφλεξη της ενδεικτικής λυχνίας Check Engine
• Ανωμαλίες στις κρατήσεις του κινητήρα
• Δυσκολία εκκίνησης σε κρύο

EGR κλειδωμένο ανοικτό (block-open)

Αν η βαλβίδα έχει κολλήσει σε ανοιχτή θέση, οι επιπτώσεις είναι άμεσα ορατές: ο κινητήρας θα αποδίδει εξαιρετικά φτωχά ή μπορεί ακόμη και να σβήσει σε ρελαντί ή κατά τη λειτουργία. Αυτό συμβαίνει γιατί εισέρχεται πολύ μεγάλη ποσότητα αδρανών αερίων.

EGR κλειδωμένο κλειστό (block-closed)

Όταν η EGR κολλήσει κλειστή, τα συμπτώματα είναι πιο υποβαθμισμένα αρχικά, αλλά μακροπρόθεσμα μπορεί να οδηγήσουν σε:

• Αυξημένες εκπομπές NOx
• Υψηλότερες θερμοκρασίες καύσης
• Πρόωρη φθορά εξαρτημάτων κινητήρα
• Προβλήματα με τα συστήματα μετα-επεξεργασίας (φίλτρο σωματιδίων)

Μέθοδοι καθαρισμού και συντήρησης EGR

Η EGR ευθύνεται για την συσσώρευση σωματιδίων άνθρακα και σωμάτων καπνού στο δίαυλο εισαγωγής. Αν το φαινόμενο αγνοηθεί, οι επικαθίσεις αυξάνουν την αντίσταση στη διέλευση των αερίων, ο κινητήρας γίνεται «βρώμικος» και δεν λειτουργεί στα βέλτιστα προσδιορισμένα παραμέτρικα.

Επαγγελματικός καθαρισμός

Για να επιλυθεί το πρόβλημα, συνίσταται επίσκεψη σε εξουσιοδοτημένο συνεργείο για πλήρη διάγνωση του αυτοκινήτου. Η EGR μπορεί να καθαριστεί φυσικά με ειδικά πρόσθετα καθαρισμού που μπορούν να ψεκασθούν με βάση το τεχνικό φυλλάδιο του προϊόντος. Ιδανικά, πρέπει να καθαριστεί ολόκληρο το κύκλωμα από την εισαγωγή μέχρι τον συλλέκτη εισαγωγής για βέλτιστη απόδοση.

Οικιακός καθαρισμός με βενζίνη

Μια πιο κλασική μέθοδος καθαρισμού EGR είναι ο καθαρισμός της με βενζίνη. Η διαδικασία περιλαμβάνει:

1. Αφαίρεση της βαλβίδας EGR
2. Αρχικά τοποθετήστε την EGR σε βενζίνη για περίπου 30 λεπτά
3. Οι επικαθίσεις θα απομακρυνθούν γρήγορα
4. Καθαρισμός των υπολειμμάτων με μια βούρτσα
5. Ολοκλήρωση με σπρέι φρένων για την εξάλειψη υπολειμμάτων

Απαιτούμενα υλικά:

• Περίπου 1-1,5 λίτρα βενζίνης
• Ένα καθαρό πανί
• Μερικά προστατευτικά γάντια
• Μια βούρτσα με σφιχτές τρίχες
• Σπρέι φρένων (για την τελική καθαριότητα)

Αυτή η μέθοδος καθαρισμού EGR με βενζίνη είναι φθηνότερη, αλλά απαιτεί εμπειρία τεχνικού για την αποσυναρμολόγηση και επανατοποθέτηση.

Αντικατάσταση βαλβίδας EGR

Αν η EGR είναι ελαττωματική στη ηλεκτρονική πλευρά ή είναι πολύ φραγμένη, μπορεί να αντικατασταθεί με καινούρια είτε αρχικής είτε after-market. Συνιστάται να αποφεύγετε τις μεταχειρισμένες βαλβίδες EGR, καθώς οι τιμές τους δεν είναι υψηλές και συνήθως δεν ξεπερνούν τα 450 λέι.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η βλάβη αυτή μπορεί να προκαλέσει βλάβη και σε άλλα εξαρτήματα που είναι ακριβότερα, όπως το φίλτρο σωματιδίων, η επένδυση σε μια καινούρια βαλβίδα αποδεικνύεται οικονομικά δικαιολογημένη.

EGR σε βενζινοκίνητους κινητήρες

Όπως έχει αναφερθεί, αρχικά η EGR χρησιμοποιήθηκε σε κινητήρες βενζίνης. Είναι αισθητικά μικρότερη από αυτή στα diesel, αλλά φέρει τον ίδιο βασικό ρόλο. Είναι μικρότερη γιατί συγκρατεί πολύ λιγότερες ρινίσματα και φράζει πολύ σπάνια ή καθόλου.

Στους σύγχρονους βενζινοκινητήρες, η EGR προσφέρει πρόσθετα οφέλη:

• Βελτιώνει την οικονομία καυσίμου
• Μειώνει την τάση προανάφλεξης (κρουστή)
• Επιτρέπει τη χρήση μεγαλύτερης προανάφαςης στην ανάφλεξη
• Μειώνει την ανάγκη για καύσιμα υψηλής οκτανίας

Μπορεί κάποιος να οδηγήσει με ελαττωματικό EGR;

Αυτή είναι μια πιο περίπλοκη ερώτηση, καθώς δεν υπάρχει απόλυτος ορισμός για ελαττωματικό EGR. Μπορεί να κολλήσει είτε κλειστό είτε ανοιχτό ή να φράξει. Αν αρχίσουν να εμφανίζονται ένα από τα παραπάνω συμπτώματα και εμφανιστεί η λυχνία Check Engine, είναι σκόπιμο να μην οδηγάτε μέχρι να λυθεί το πρόβλημα.

Το αυτοκίνητο μπορεί ακόμα να λειτουργεί με ορισμένες περιπτώσεις, αλλά στην αρνητικότερη βαθμίδα μπορεί και να μη ξεκινά καθόλου. Ακόμη και αν ξεκινά, δεν συνιστάται να οδηγείτε με:

• Ένα αυτοκίνητο που τείνει να σταματήσει κατά τη διάρκεια της οδήγησης
• Πλειστηκά φαινόμενα ανάφλεξης
• Πτώση της σταθερότητας στις στροφές
• Υπερθέρμανση σε υψηλά επίπεδα

Κίνδυνοι οδήγησης με ελαττωματικό EGR

Οδήγηση με ελαττωματικό EGR μπορεί να οδηγήσει σε:

• Τραύμα του φίλτρου σωματιδίων (diesel)
• Πρόωρη φθορά κινητήρα
• Αύξημένη κατανάλωση καυσίμου
• Υπερρύπανση
• Προβλήματα στους τεχνικούς ελέγχους
• Προσαρμογές πρόστιμα για παραβίαση ορίων εκπομπών

Συμπεράσματα

Η βαλβίδα EGR αποτελεί ουσιώδες στοιχείο των σύγχρονων συστημάτων ελέγχου εκπομπών, συνεισφέροντας σημαντικά στη μείωση της ρύπανσης και στη βελτίωση της απόδοσης του κινητήρα. Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας και η σωστή συντήρησή της όχι μόνο εξασφαλίζει τη συμμόρφωση με τα περιβαλλοντικά πρότυπα αλλά και συμβάλλει στην μακροζωία του κινητήρα και τη μείωση των εξόδων λειτουργίας.

Μέχρι και τακτικό πρόγραμμα συντήρησης που περιλαμβάνει τον έλεγχο και τον καθαρισμό του συστήματος EGR μπορεί να αποτρέψει τα περισσότερα προβλήματα και να διασφαλίσει τη βέλτιστη λειτουργία του οχήματος μακροπρόθεσμα.