Ανακυκλοφορία Καυσαερίων (EGR)

Η ανακυκλοφορία καυσαερίων, γνωστή παγκοσμίως με τη συντομογραφία EGR, είναι μια τεχνική ελέγχου ρύπων που οδηγεί μια μετρημένη ποσότητα των καυσαερίων ενός κινητήρα πίσω στην εισαγωγή, ώστε να αναρροφηθεί ξανά μέσα στους κυλίνδρους μαζί με φρέσκο αέρα. Αποκλειστικός σκοπός της είναι να καταστείλει τον σχηματισμό οξειδίων του αζώτου (NOx), μιας οικογένειας ρύπων που δημιουργείται όποτε οι θερμοκρασίες καύσης ανέβουν αρκετά ώστε να αντιδράσει το ατμοσφαιρικό άζωτο με το οξυγόνο. Αντιμετωπίζοντας τα NOx στην πηγή τους αντί να τα καθαρίζει εκ των υστέρων, η EGR αποτελεί ακρογωνιαίο λίθο της στρατηγικής ρύπων εδώ και δεκαετίες.

Η υποκείμενη αρχή είναι θερμοδυναμική. Το ανακυκλοφορούμενο καυσαέριο είναι σε μεγάλο βαθμό αδρανές — έχει ήδη καεί — οπότε όταν εκτοπίζει μέρος του φρέσκου, πλούσιου σε οξυγόνο μείγματος, υπάρχει λιγότερο διαθέσιμο οξυγόνο και μεγαλύτερη μάζα αερίου για να απορροφήσει θερμότητα. Το αποτέλεσμα είναι μια χαμηλότερη μέγιστη θερμοκρασία καύσης. Επειδή η παραγωγή NOx ανεβαίνει απότομα πάνω από περίπου 1.600°C, ακόμη και μια μέτρια μείωση της θερμοκρασίας φλόγας περιορίζει σημαντικά τον σχηματισμό NOx. Το αντιστάθμισμα είναι ότι η αραίωση του μείγματος μπορεί να μειώσει ελαφρώς την ισχύ και την απόδοση, οπότε το σύστημα πρέπει να δοσομετρείται προσεκτικά.

Σε επίπεδο εξοπλισμού, ένα σύστημα EGR αποτελείται από μια βαλβίδα EGR που ανοίγει και κλείνει για να ελέγχει την ανακυκλοφορούμενη ροή, από διόδους που συνδέουν τις πολλαπλές εξαγωγής και εισαγωγής, και στους περισσότερους σύγχρονους κινητήρες από έναν ψύκτη EGR που χαμηλώνει περαιτέρω τη θερμοκρασία του αερίου για μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα. Η μονάδα ελέγχου του κινητήρα κυβερνά συνεχώς τη βαλβίδα, ανοίγοντάς την κατά την οδήγηση σε μερικό φορτίο όπου ο έλεγχος των NOx έχει τη μεγαλύτερη σημασία, και κλείνοντάς την στο ρελαντί και στο πλήρες φορτίο, όπου το ανακυκλοφορούμενο αέριο θα έβλαπτε τη σταθερότητα ή τις επιδόσεις.

Η EGR χρησιμοποιείται τόσο σε πετρελαιοκινητήρες όσο και σε βενζινοκινητήρες, αν και η έμφαση διαφέρει. Τα πετρέλαια, που λειτουργούν με περίσσεια αέρα και υψηλή συμπίεση, παράγουν σημαντικά NOx και έχουν στηριχθεί σε μεγάλο βαθμό στην EGR, συχνά με βρόχους υψηλής και χαμηλής πίεσης που συνεργάζονται. Οι βενζινοκινητήρες ιστορικά τη χρησιμοποιούσαν πιο φειδωλά, αλλά η ψυχόμενη EGR έχει κερδίσει έδαφος στις σύγχρονες υπερτροφοδοτούμενες μονάδες επειδή καταστέλλει επίσης την κρουστική καύση και βελτιώνει την απόδοση, όχι μόνο τους ρύπους.

Η τεχνολογία έχει γνωστά πρακτικά μειονεκτήματα. Το ανακυκλοφορούμενο καυσαέριο του πετρελαίου μεταφέρει αιθάλη, και με τα χιλιόμετρα αυτή συνδυάζεται με τους ατμούς λαδιού από τον εξαερισμό του στροφαλοθαλάμου και επικαλύπτει τη βαλβίδα EGR και την εισαγωγή με ένα παχύ ανθρακούχο ίζημα. Μια βουλωμένη ή κολλημένη βαλβίδα μπορεί να ενεργοποιήσει προειδοποιητικές λυχνίες, ανώμαλη λειτουργία και μειωμένες επιδόσεις, και ο καθαρισμός ή η αντικατάστασή της αποτελεί συνηθισμένη εργασία συντήρησης σε πετρέλαια με πολλά χιλιόμετρα.

Η EGR αποτελεί μέρος μιας πολυεπίπεδης αρχιτεκτονικής ρύπων και σπάνια δουλεύει μόνη της. Μειώνει τα NOx πριν δημιουργηθούν, συμπληρώνοντας την επιλεκτική καταλυτική αναγωγή, που απομακρύνει τα NOx που τελικά σχηματίζονται, ενώ το φίλτρο σωματιδίων πετρελαίου αναλαμβάνει την αιθάλη. Μαζί, αυτά τα συστήματα επιτρέπουν στους σύγχρονους κινητήρες να ικανοποιούν τα απαιτητικά όρια του προτύπου Euro 6.