Ricircolo dei gas di scarico (EGR)

Il ricircolo dei gas di scarico, universalmente indicato con la sigla EGR, è una tecnica di controllo delle emissioni che reimmette nell'aspirazione una porzione misurata dei gas di scarico del motore, affinché venga nuovamente aspirata nei cilindri insieme all'aria fresca. Il suo unico scopo è contenere la formazione di ossidi di azoto (NOx), una famiglia di inquinanti che si crea ogni volta che le temperature di combustione salgono abbastanza da far reagire l'azoto atmosferico con l'ossigeno. Affrontando gli NOx alla fonte anziché abbatterli a valle, l'EGR è da decenni un pilastro delle strategie sulle emissioni.

Il principio di fondo è di natura termodinamica. I gas di scarico ricircolati sono in larga parte inerti — sono già stati bruciati — perciò, quando sostituiscono parte della carica fresca ricca di ossigeno, è disponibile meno ossigeno ed è presente una maggiore massa di gas in grado di assorbire calore. Il risultato è una temperatura di combustione di picco più bassa. Poiché la produzione di NOx cresce rapidamente oltre i 1.600 °C circa, anche una modesta riduzione della temperatura di fiamma abbatte sensibilmente la formazione di NOx. Lo svantaggio è che diluire la carica può ridurre lievemente potenza ed efficienza, per cui il sistema deve essere dosato con attenzione.

Dal punto di vista costruttivo, un sistema EGR è composto da una valvola EGR che apre e chiude per regolare il flusso ricircolato, da condotti che collegano il collettore di scarico a quello di aspirazione e, sulla maggior parte dei motori moderni, da uno scambiatore EGR che abbassa ulteriormente la temperatura del gas per una maggiore efficacia. La centralina governa la valvola in modo continuo, aprendola durante la marcia a carico parziale, quando il controllo degli NOx conta di più, e chiudendola al minimo e a pieno carico, dove i gas ricircolati comprometterebbero la stabilità o le prestazioni.

L'EGR è impiegato sia sui motori diesel sia su quelli a benzina, sebbene con accenti diversi. I diesel, che funzionano con eccesso d'aria e compressione elevata, generano NOx considerevoli e hanno fatto largo affidamento sull'EGR, spesso con circuiti ad alta e bassa pressione operanti insieme. I motori a benzina lo hanno storicamente usato con più parsimonia, ma l'EGR raffreddato ha guadagnato terreno sulle moderne unità turbo perché contiene anche la detonazione e migliora l'efficienza, non solo le emissioni.

La tecnologia presenta noti inconvenienti pratici. I gas di scarico diesel ricircolati trasportano fuliggine, che nel corso di molti chilometri si combina con i vapori d'olio provenienti dalla ventilazione del basamento, ricoprendo la valvola EGR e il condotto di aspirazione con uno spesso deposito carbonioso. Una valvola intasata o bloccata può provocare l'accensione di spie, un funzionamento irregolare e prestazioni ridotte, e la sua pulizia o sostituzione è un intervento di manutenzione frequente sui diesel ad alto chilometraggio.

L'EGR fa parte di un'architettura di emissioni stratificata e raramente lavora da solo. Riduce gli NOx prima che si formino, integrandosi con la riduzione catalitica selettiva, che elimina gli NOx che comunque si producono, mentre il filtro antiparticolato diesel si occupa della fuliggine. Insieme, questi sistemi consentono ai motori moderni di rispettare i severi limiti della normativa Euro 6.