إعادة تدوير غاز العادم (EGR)

إعادة تدوير غاز العادم، المعروفة اختصاراً بـ EGR، أسلوب للتحكم في الانبعاثات يُعيد توجيه جزء مُعاير من غاز عادم المحرك إلى السحب ليُسحب داخل الأسطوانات من جديد إلى جانب الهواء النقي. وغرضها الوحيد كبح تكوّن أكاسيد النيتروجين (NOx)، وهي عائلة من الملوّثات تنشأ كلما ارتفعت حرارة الاحتراق بما يكفي لجعل نيتروجين الجو يتفاعل مع الأكسجين. وبمعالجة NOx عند منبعه لا بتنظيفه لاحقاً، صارت EGR ركيزة في استراتيجية الانبعاثات عقوداً.

المبدأ الكامن وراءها حراري ديناميكي. فغاز العادم المُعاد تدويره خامل في معظمه — إذ سبق أن احترق — فحين يزيح جزءاً من الشحنة النقية الغنية بالأكسجين، يتاح أكسجين أقل وكتلة غاز أكبر تمتص الحرارة. والنتيجة حرارة احتراق قصوى أدنى. ولأن إنتاج NOx يتصاعد بشدة فوق نحو 1,600°م، فإن خفضاً متواضعاً في حرارة اللهب يقلّص تكوّن NOx تقليصاً كبيراً. والمقابل أن تخفيف الشحنة قد يقلل القدرة والكفاءة قليلاً، فوجب معايرة النظام بعناية.

أما من حيث الأجهزة، فيتألف نظام EGR من صمام EGR يفتح ويُغلق للتحكم في التدفق المُعاد تدويره، وممرات تصل مشعب العادم بمشعب السحب، وفي معظم المحركات الحديثة مبرّد EGR يخفض حرارة الغاز أكثر لزيادة الفاعلية. وتتولى وحدة التحكم في المحرك إدارة الصمام باستمرار، فتفتحه أثناء السير عند فتح جزئي لصمام الخنق حيث يكون التحكم في NOx أهم، وتُغلقه عند الخمول والحمل الكامل حيث يضرّ الغاز المُعاد تدويره بالثبات أو الأداء.

وتُستخدم EGR في محركات الديزل والبنزين معاً، وإن اختلف التشديد بينهما. فالديزل، الذي يعمل بفائض هواء وانضغاط عالٍ، يولّد قدراً كبيراً من NOx واعتمد كثيراً على EGR، وغالباً في حلقتين عالية الضغط ومنخفضة الضغط تعملان معاً. أما محركات البنزين فاستعملتها تاريخياً بقدر أكثر تحفظاً، لكن EGR المبرّدة لقيت رواجاً في الوحدات التوربينية الحديثة لأنها تكبح أيضاً الطرق (الخبط) وتحسّن الكفاءة، لا الانبعاثات وحدها.

وللتقنية مساوئ عملية معروفة. فعادم الديزل المُعاد تدويره يحمل السخام، وعبر أميال كثيرة يتحد هذا مع بخار الزيت من تهوية علبة المرفق ليطلي صمام EGR ومسار السحب بطبقة كربونية كثيفة. وقد يستدعي صمام مسدود أو عالق إضاءة مصابيح تحذير، وأداءً متعثراً، وقدرة منخفضة، وتُعدّ نظافته أو استبداله بنداً شائعاً في صيانة محركات الديزل عالية الأميال.

وتشكّل EGR جزءاً من بنية انبعاثات متعددة الطبقات ونادراً ما تعمل وحدها. فهي تقلّل NOx قبل أن يتكوّن، مكمِّلةً الاختزال الحفّاز الانتقائي الذي يزيل NOx المتكوّن، فيما يتولى مرشّح جسيمات الديزل معالجة السخام. وتتيح هذه الأنظمة مجتمعةً للمحركات الحديثة الوفاء بحدود معيار Euro 6 الصارمة.