Reparador Diesel - Luiz Fraga

EGR Válvula de recirculação dos gases do escapamento: Desenvolvimento, Problemas e Soluções

Na busca por mais desempenho dos motores e com economia de combustível sem comprometer o meio ambiente com emissões de gases tóxicos, a EGR é um importante componente que atua nos sistema de exaustão.

Figura 1

Histórico: Existem patentes americanas mencionando evoluções em EGR desde meados da década de 70, quando o sistema foi desenvolvido.

A válvula EGR (Exhaust Gas Recirculation - Recirculação de gases do escapamento) está instalada no motor a fim de permitir a recirculação dos gases inertes presentes no coletor do escapamento dos motores mais modernos (ciclos Otto ou Diesel) e tem por objetivo diminuir as emissões dos gases NOx.

O ar ambiente é basicamente composto de Oxigênio e Nitrogênio, sendo este último presente em mais quantidade do que o primeiro. O Nitrogênio é um gás inerte, entretanto, em determinadas condições de pressão e temperatura (especialmente temperatura) o Nitrogênio se “combina”ao Oxigênio formando o NOx acima mencionado (o índice “x” indica uma família de gases - ex: NOx – oxido nitroso).

A temperatura dentro da câmara de combustão dos motores (ciclos Otto ou Diesel) podem atingir facilmente os 1.100 graus Celsius, o que já é suficiente para que o NOx seja formado, sendo depois emitido pelo escapamento.

Este gás (NOx) tem efeito nocivo no meio ambiente, ele aumenta a formação do Ozônio e facilita a formação do chamado “nevoeiro fotoquímico” presente em muitas capitais onde existe excesso de NOx gerado por veículos, especialmente os mais antigos.

Em determinadas condições (especialmente em velocidades de cruzeiro e quando se exige menos do motor) a câmara de combustão reúne as condições necessárias para a formação do NOx, é aí que a EGR executa a sua “mágica” dando passagem aos gases de escape para dentro da câmara, fazendo com que a temperatura da queima diminua, impossibilitando a formação do NOx.

Além da EGR, uma outra maneira de eliminar o NOx formado na combustão é o pós-tratamento, este sistema será estudado em uma próxima oportunidade. Fig. 1
 
O FUNCIONAMENTO

Mesmo com muitas variações em desenho e na estratégia usada pela PCM (Power Control Module - Módulo de Controle de Potência - que controla o motor) as válvulas EGR seguem uma regra simples, elas atuam como sendo um “porteiro” para a entrada da recirculação dos gases, ou seja, atuam abrindo ou fechando a “porta” para os gases que serão recirculados, entre o escapamento e a câmara de combustão. Fig. 2

Figura 2

Basicamente a válvula irá se abrir em um percentual “solicitado” pela PCM sempre que necessário, de acordo com uma tabela que leva em consideração todos os parâmetros de aceleração, rotação, admissão de ar, saídas dos catalisadores, avanço da injeção (tanto nos motores ciclo Otto como nos motores Diesel) entre outros, o PCM então, através de um software, irá calcular qual o percentual da válvula que ficará aberto nestas condições. Fig. 3.

Figura 3

Entre as desvantagens do EGR podemos elencar:
A válvula EGR pode emperrar aberta ou fechada, se ela emperrar aberta, grande parte do gás de escape irá para dentro da câmara, fazendo com que o rendimento seja muito ruim, se ela emperrar fechada, o motor irá emitir mais NOx, fazendo com que o carro falhe na inspeção ou que a luz MIL (Malfunction Indication Light - Luz de Mal Funcionamento do motor) fique acesa. A PCM “sente” que a válvula está aberta pois esta válvula é operada por um motor de passo que sabe quantos passos a válvula percorreu para um lado (abrir ou fechar).

Um dos motivos do emperramento da válvula é a utilização de baixas rotações (por exemplo usando-se o motor em marcha lenta por período prolongado), isso acaba causando um excesso de carbonização no sistema do escapamento. Os detritos então se acumulam e podem causar a dificuldade do fechamento. Fig. 4.

Figura 4

Combustível de má qualidade (nos Ciclos Diesel e nos Otto) também pode gerar detritos que ao se acumularem na válvula podem causar o emperramento, um combustível de qualidade deve ser sempre preferido pelos proprietários a fim de evitar o emperramento da válvula.

Entre os diversos aperfeiçoamentos que foram implementados nas EGRs estão:
Comandos eletrônicos com motores de passo (Step motors), o que permite à PCM monitorar a posição da abertura da borboleta e também comandar a própria abertura ao mesmo tempo.

Radiadores que utilizam o sistema de refrigeração do motor (fluido do radiador) foram implantados a fim de diminuir a temperatura dos gases de escape antes da recirculação, permitindo uma melhora significativa no rendimento. A abertura/fechamento da válvula que comanda a refrigeração também é monitorada, permitindo à PCM comandar a temperatura do gás recirculado com precisão.

Como detectar o mal funcionamento da EGR:
Normalmente quando a EGR emperra com abertura acima do demandado pela PCM o rendimento do motor diminui muito, além disso a luz MIL fica acesa indicando que o sistema está em falha e que um reparo é necessário. Fig. 5.

Figura 5Como a EGR tem o seu funcionamento monitorado constantemente pela PCM, é possível acompanhar no gráfico abaixo o que acontece com a EGR ao se trocar de marchas, o que interfere no funcionamento do motor e será sem dúvida sentido por quem está operando o veículo. Fig. 6.

Com um scanner automotivo apropriado, acessando-se a parte do PCM consegue-se verificar as falhas e se estas forem relativas à EGR, dependendo do scanner e da PCM a falha poderá de antemão indicar se a válvula está emperrada aberta ou fechada ou se algum problema no radiador não permite que a temperatura adequada seja atingida.

Outra maneira, dependendo do scanner e da capacidade da PCM em controlar a válvula, é pesquisar o “live data”e verificar o funcionamento da válvula enquanto o motor estiver em funcionamento, esta é a maneira mais indicada para o diagnóstico.

Figura 6

RETIRANDO E LIMPANDO A EGR

A maioria das válvulas EGR montadas em motores ciclo Diesel são providas de sistemas de motor de passo para a abertura e fechamento da recirculação dos gases do escapamento e de um sistema de vácuo para abertura e fechamento da refrigeração que está integrada ao sistema de arrefecimento do motor. Fig. 7.

Figura 7

A desmontagem deve ser feita cuidadosamente, pois os componentes que fazem a atuação são frágeis (normalmente em plástico) e, devido às temperaturas a que são submetidos, costumam quebrar facilmente e vale lembrar que o acesso ao motor sem a remoção da cabine fica muito difícil. Fig.8.

Figura 8

A parte metálica, que fica em contato com os gases do escapamento, é normalmente em aço inoxidável (devido às temperaturas envolvidas) e é esta parte que acaba por emperrar. Existem no mercado diversos limpadores em spray para as partes metálicas destas válvulas, alguns específicos para este fim que são realmente muito eficientes.
A maioria dos motores Ciclo Diesel com configuração em “V” (exemplo Land Rover Discovery TDV6) tem duas válvulas EGR, uma para cada banco, provida de radiador. Fig. 9.

Figura 9

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