Zawór EGR – jaką rolę spełnia w silniku?

Jest integralną częścią układu sterowania silnikiem. Jego zadanie polega na wtłaczaniu precyzyjnie odmierzonego powietrza do układu dolotowego. Zawór EGR – co to jest, jak działa i jak poznać, że zaczyna sprawiać problemy?

Zawór EGR, czyli z ang. Exhaust Gas Recirculation, umożliwia przede wszystkim znaczne zmniejszenie emisji szkodliwych tlenków azotu (NOx) zawartych w spalinach. Występuje w większości silników wysokoprężnych – od niedużych jednostek stosowanych w samochodach aż po wielkie, dwusuwowe silniki okrętowe. Jego zastosowanie przyczynia się także do zmniejszenia zużycia paliwa oraz do podniesienia sprawności jednostki napędowej.

Pierwsze eksperymenty dotyczące zaworu EGR przeprowadzono pod koniec lat 50. XX wieku. Ale używanie go zaczęto na poważnie rozważać dopiero w latach 70. poprzedniego stulecia.

Jak działa zawór EGR?

Niemal 80 procent powietrza, jakim oddychamy stanowi azot. W komorze spalania silnika, gdzie temperatura dochodzi do 1370 stopni Celsjusza, ten obojętny normalnie gaz wchodzi w reakcję, tworząc szkodliwe tlenki azotu, które następnie przedostają się przez układ wydechowy do atmosfery (TUTAJ dowiesz się, czy poduszki powietrzne mają termin ważności).

Aby to zminimalizować, zawór EGR umożliwia ponowne wprowadzenie określonej ilości spalin do układu dolotowego, co skutecznie zmienia skład chemiczny powietrza dostającego się do silnika. Przy mniejszej ilości tlenu rozrzedzona mieszanka spala się wolniej, obniżając temperaturę w komorze spalania o prawie 150 stopni Celsjusza i zmniejszając produkcję tlenków azotu. Dzięki temu spaliny stają się czystsze i bardziej wydajne.

Zawór EGR ma dwa podstawowe ustawienia: otwarte i zamknięte, choć jego położenie może się zmieniać w dowolnym zakresie. Podczas rozruchu silnika zawór EGR jest zamknięty. Na biegu jałowym i przy niskich prędkościach obrotowych wymagana jest tylko niewielka moc, a więc i niewielka ilość tlenu, dlatego zawór stopniowo się otwiera – na biegu jałowym może być otwarty nawet w 90%.

Jednak gdy wymagane są większy moment obrotowy i moc, na przykład podczas gwałtownego przyspieszania, zawór EGR zamyka się, aby do cylindra dostało się jak najwięcej tlenu.

Oprócz redukcji tlenków azotu, zawory EGR mogą być stosowane w niewielkich silnikach benzynowych z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Zmniejszają one straty związane z pompowaniem powietrza, poprawiają wydajność spalania oraz tolerancję silnika na spalanie stukowe. W jednostkach wysokoprężnych mogą one również pomóc w ograniczeniu spalania stukowego na biegu jałowym.

Rodzaje zaworów EGR

Chociaż istnieje kilka rodzajów zaworów EGR – we wcześniejszych układach stosowano zawory sterowane podciśnieniem, w nowszych pojazdach są one sterowane elektronicznie – współcześnie zawory EGR możemy podzielić następująco:

• wysokociśnieniowe zawory EGR do silników wysokoprężnych – kierują spaliny o dużym przepływie i wysokiej zawartości sadzy, zanim dostaną się one do filtra cząstek stałych. Sadza może łączyć się z oparami oleju, tworząc osad. Spaliny są następnie wysyłane z powrotem do kolektora dolotowego za pomocą przewodu lub wewnętrznych otworów w głowicy cylindra. W celu wytworzenia podciśnienia w kolektorze dolotowym stosuje się również zawór wtórny, który nie występuje naturalnie w silnikach wysokoprężnych
• niskociśnieniowe zawory EGR w silnikach wysokoprężnych kierują spaliny po ich przejściu przez filtr cząstek stałych – gaz ten ma mniejszy przepływ, ale jest prawie całkowicie oczyszczony z sadzy. Spaliny są następnie przekazywane przewodem z powrotem do kolektora dolotowego
• benzynowe zawory EGR zmieniają kierunek przepływu gazów spalinowych, podobnie jak w przypadku wysokociśnieniowego odpowiednika w silnikach wysokoprężnych. Podciśnienie powstające w wyniku obniżenia ciśnienia w cylindrze powoduje zasysanie spalin, a ich przepływ jest regulowany przez otwieranie i zamykanie zaworu EGR

Zawory EGR sterowane podciśnieniem wykorzystują cewkę podciśnieniową do zmiany podciśnienia na membranie, co z kolei powoduje otwieranie i zamykanie EGR. Niektóre zawory zawierają również czujnik sprzężenia zwrotnego, który informuje komputer silnika o położeniu zaworów.

Cyfrowe zawory EGR są wyposażone w cewkę lub silnik krokowy oraz, w większości przypadków, w czujnik sprzężenia zwrotnego. Zawory te otrzymują z ECU sygnał z modulacją szerokości impulsu, aby regulować przepływ spalin (TUTAJ dowiesz się, jak długo trwa schładzanie silnika).

Dlaczego zawory EGR ulegają awarii?

Zawory EGR pracują w nieprzyjaznym środowisku, więc z czasem ulegają zużyciu. Jednak najważniejszą przyczyną ich awarii jest gromadzenie się cząsteczek węgla ze spalin w kanałach układu EGR i dolotowego. Z czasem zatykają one rurki, kanały spalin i w końcu mechanizm tłokowy zaworu, powodując jego zablokowanie lub zamknięcie. Do awarii przyczyniają się także pęknięcie lub nieszczelność membrany zaworu.

Na co należy zwrócić uwagę w przypadku awarii zaworu EGR? Objawy są podobne do tych występujących w przypadku wielu innych elementów układu sterowania silnikiem, dlatego też usterki EGR nadal bywają źródłem problemów dla wielu mechaników (TUTAJ dowiesz się gdzie oddać zużyte opony do utylizacji).

Istnieje jednak kilka objawów, świadczących o awarii zaworu EGR:

• lampka kontrolna silnika: podobnie jak w przypadku większości elementów układu sterowani, praoblem z zaworem EGR może powodować zapalenie się lampki kontrolnej silnika
• problemy z wydajnością silnika: jeśli zawór utknie w pozycji otwartej, zaburzony zostanie stosunek paliwa do powietrza w pojeździe, co może spowodować takie objawy, jak spadek mocy, słabe przyspieszenie i nierówna praca na biegu jałowym
• zwiększona emisja tlenków azotu: gdy zawór EGR pozostaje zamknięty, wysoka temperatura w komorze spalania powoduje, że w spalinach znajduje się dużo niespalonego paliwa