Zawór recyrkulacji spalin (EGR) służy do tego, aby silnik ponownie mógł dopalić daną ilość spalin. Zawór EGR pracuje w bardzo uciążliwych warunkach, ponieważ spaliny przepływające przez niego nie zostały jeszcze w żaden sposób oczyszczone. Zawór ten jest jednym z najbardziej awaryjnych układów współpracującym z silnikiem, a większość jego uszkodzeń polega na zatarciu jego elementu roboczego. Wówczas zawór może zostać w pozycji otwartej bądź zamkniętej.

Oba te stany są niekorzystne dla pracy silnika – zawór zablokowany w pozycji otwartej powoduje, że do cylindra bez przerwy dostarczane są spaliny, które mogą unieruchomić silnik. Nie wszystkie przypadki otwartego zaworu EGR kończą się brakiem możliwości uruchomienia silnika. Zawory z mniejszą przepustowością, które zostały zablokowane w pozycji otwartej, będą powodowały zapychanie się filtra cząstek stałych (wynika to z ich budowy). Wystarczy przejechanie 5-kilometrowego odcinka drogi, aby filtr stał się niedrożny, a to również może spowodować unieruchomienie pojazdu. Zawór zablokowany w pozycji zamkniętej jest niekorzystny dla pracy silnika i jego układów, ponieważ spaliny, które powinny być dopalone, trafiają bezpośrednio do filtra cząstek stałych, który musi częściej realizować proces dopalania. W obu przypadkach sterownik przechodzi w tryb awaryjny. Gdy zawór EGR jest zablokowany w pozycji zamkniętej przejście w tryb awaryjny jest mało szkodliwe dla układów silnika, natomiast w przypadku, kiedy zawór ten jest całkowicie otwarty przejście sterownika w tryb awaryjny wywołuje szereg niekorzystnych skutków. Tryb awaryjny ogranicza moc przez zmniejszenie dawki paliwa i odłączenie turbosprężarki, dlatego, kiedy EGR jest całkowicie otwarty realizacja trybu awaryjnego powoduje gaśnięcie silnika. Dzieje się tak, ponieważ mieszanka paliwowo-powietrzna zostaje zubożona spalinami w takim stopniu, że nie ma możliwości jej zapalenia. Ciekawym przypadkiem uszkodzenia EGR-u jest nadpalenie samego zaworu. Przyczyną takiego uszkodzenia jest niewielka nieszczelność między zaworem a korpusem, z którym ściśle współpracuje. Podczas gdy zawór jest zamknięty, a silnik pracuje z dużym obciążeniem bądź też realizowany jest proces dopalania, bardzo gorące spaliny znajdują miejsce uchodzenia przez nieszczelność między zaworem a korpusem. Następuje miejscowe zagrzanie zaworu na jego skraju do momentu rozpuszczenia go i wydmuchania miękkiego metalu przez spaliny. Usterka taka jest bardzo trudna do zdiagnozowania.

Wtryskiwacze i pompa paliwowa

Wtryskiwacze i pompa paliwowa to główne elementy układu wtryskowego, od których zależy poprawna praca silnika. Bardzo duży wpływ na ich bezawaryjną pracę ma jakość paliwa. Paliwo (olej napędowy) jest jedynym czynnikiem smarującym oba te elementy. Brak odpowiedniej ilości środków smarujących zawartych w oleju napędowym powoduje powolne zacieranie się sekcji pompy. Im większa ilość opiłków zawartych w paliwie, tym proces zacierania pompy ulega gwałtowniejszemu przyspieszeniu. Opiłki metalu dostają się do wtryskiwacza, przetłoczone wraz z paliwem znajdują się pod iglicą końcówki wtryskowej, gdzie ograniczają przepływ paliwa. Jednostka sterująca nie ma prawidłowych informacji, ile paliwa zostało podanego w rzeczywistości do komory spalania. Dawka paliwa, jaką możemy obserwować w rzeczywistych parametrach pracy silnika, jest wyliczana przez sterownik na podstawie prędkości obrotowej, obciążenia silnika, temperatury i położenia pedału przyspieszenia. Jest to ilość paliwa, jaka musi trafić do komory spalania, aby silnik pracował najbardziej efektywnie i równomiernie. Parametrem sprawdzającym, czy każdy wtryskiwacz podaje taką sama ilość paliwa, jest funkcja sprawdzenia równomierności pracy silnika. Sterownik sprawdza prędkość obrotową z każdego cylindra poprzez pomiar przyspieszenia kątowego wału korbowego i dąży do tego, aby prędkości te były bardzo wyrównane, reguluje to zmianą czasu wysterowania wtryskiwacza, krótko mówiąc dodaje lub odejmuje ilość podanego paliwa do komory spalania. Przytkanie wtryskiwacza może mieć bardzo duży wpływ na żywotność silnika. Końcówka wtryskiwacza posiada 7 otworków, przez które wydostaje się paliwo, zakłócenie przepływu powoduje ograniczenie ilości wtryskiwanego paliwa, co ma wpływ na emisję spalin. Może ulec również zmianie kierunek strug wtryskiwanego paliwa. Rozpylone paliwo powinno trafić bezpośrednio do komory spalania, która znajduje się w tłoku, jeżeli paliwo podawane jest poza komorę spalania bądź też nie jest do końca odpowiednio rozpylone, może dojść do nadtopienia tłoków lub zaworów. Często z powodu wysokiej temperatury spalania nadpaleniu ulega sama końcówka wtryskiwacza. Taka awaria przyczynia się do tego, że filtr cząstek stałych może również ulec nadtopieniu.

Następną awarią, która powoduje bardzo podobne skutki jest przedostawanie się oleju silnikowego do pompy paliwa. Pompa, której napęd ma bezpośredni kontakt z olejem silnikowym, posiada skłonności do zasysania oleju silnikowego do wnętrza przez nieszczelne uszczelniacze wałka napędu pompy. Na ilustracji 4 pokazano wytarty wałek przez pierścienie Simmera, przez które olej silnikowy dostawał się do pompy.

Zużyty olej silnikowy zawiera dużą ilość zanieczyszczeń i sadzy. Jeżeli dostaną się one do pompy, a pompa wtłoczy olej razem z paliwem do wtryskiwacza, gdzie w końcówce wtrysku na skutek wysokiej temperatury olej zawarty w paliwie ulegnie skoksowaniu, efekt będzie podobny jak przy opiłkach zawartych w paliwie. Oprócz tego olej spalony w cylindrze ma zły wpływ na emisję spalin i może spowodować niedrożność w filtrze cząstek stałych. Przy każdej wymianie filtrów należy sprawdzić, czy filtr nie jest zanieczyszczony olejem silnikowym. Jeżeli zauważymy obecność oleju w filtrze paliwa, należy znaleźć przyczynę jego obecności.

Wpływ filtra cząstek stałych na jakość oleju

Podczas procedury wypalania (regeneracji) filtra cząstek stałych wytwarzana jest wysoka temperatura. Dochodzi ona często do wartości 750°C. Nigdy nie wynosi ona mniej niż 550°C, gdyż jest to minimalna temperatura, w jakiej spala się sadza zawarta w filtrze cząstek stałych. Osiągnięcie takiej temperatury wynika ze spalania większej ilości paliwa (oleju napędowego) realizowanej w dodatkowym dotrysku paliwa do komory spalania. Silnik nie jest w stanie spalić takiej ilości paliwa, część trafia kanałem wydechowym wprost na ceramiczny wkład filtra, co powoduje jego szybsze rozgrzewanie się, a zarazem lepsze przygotowanie go do procedury oczyszczania. Niestety każdy silnik spalinowy posiada nieszczelność pomiędzy elementami współpracującej ze sobą pary tłok–cylinder. Nawet najbardziej dopasowany pierścień uszczelniający nie jest w stanie w 100% uszczelnić obu tych powierzchni. Wysokie ciśnienie w komorze spalania powoduje, że wraz z gazami spalinowymi przedostaje się tam również paliwo, które miesza się z olejem silnikowym, powodując jego rozrzedzenie, a co za tym idzie utratę właściwości smarnych.
Na ilustracji 5 pokazano wytartą krzywkę wałka rozrządu. Przyczyną uszkodzenia wałka rozrządu była utrata właściwości smarnych oleju na skutek przedostawania się do niego paliwa.

Utrata pełnego wzniosu krzywki wałka rozrządu sprawiła, że zawór, w tym przypadku wydechowy, nie otwierał się w całym swoim zakresie, komora spalania podczas suwu wydechu nie była przewietrzana, większa część spalin zostawała w komorze spalania i czekała na otwarcie się zaworu ssącego, pozostałe spaliny zostawały wepchnięte do kolektora ssącego, uniemożliwiając dostanie się świeżego ładunku powietrza do cylindra. Brak odpowiedniej ilości spalin spowodował zapchanie się filtra cząstek stałych. W takim przypadku system autodiagnostyki nie działa. Objawami tej usterki były głośne odgłosy dochodzące z kolektora ssącego i bardzo częsta samoistna regeneracja filtra cząstek stałych aż do momentu przejścia pojazdu w tryb serwisowy i zapalenie kontrolki MIL na skutek zapchania się filtra cząstek stałych.

Częsta kontrola ilości oleju i odpowiednie reagowanie na jego stan powoduje, że zwiększamy żywotność silnika, a najbardziej tych elementów, które wymagają ciągłego smarowania. Dbałość o stan i jakość oleju w silniku może uchronić nas od wydatku rzędu kilkudziesięciu tysięcy złotych.

Analiza wyników przeprowadzonych badań

W przeprowadzonych badaniach opartych na doświadczeniu autora w naprawach pojazdów samochodowych można stwierdzić, że do najczęstszych usterek dochodzących w silnikach wysokoprężnych należy usterka zaworu recyrkulacji spalin, w następnej kolejności są awarie czujników, które nadzorują pracę silnika i jego podzespołów. Koszty naprawy uszkodzeń silników wysokoprężnych są z reguły wysokie. Największe koszty naprawy może generować uszkodzenie wtryskiwaczy, ponieważ może ono prowadzić do zniszczenia silnika i konieczności jego wymiany.
Wyniki badań przeprowadzonych na pojazdach wielu marek nie pozwalają na stwierdzenie, czy dane usterki występują seryjnie. Można natomiast stwierdzić, że pojazdy eksploatowane na długich odcinkach drogi są mniej awaryjne i mają dłuższą żywotność niż te, które jeżdżą w cyklu miejskim. W badaniach nie przeprowadzono analizy chemicznej paliwa, które ma duży wpływ na trwałość układu wtryskowego i układów ograniczających emisję spalin. Autor stwierdził jedynie, że pojazdy eksploatowane w Niemczech czy Austrii, należące do flot polskich przewoźników, które są serwisowane w kraju wykazują znacznie mniejszą częstotliwość awarii zarówno systemów oczyszczania spalin, jak i układu paliwowego niż pojazdy eksploatowane na długich trasach w kraju. Można przypuszczać, że jakość paliwa w Polsce odbiega od jakości paliw oferowanych na zachodzie Europy.

Zalecenia pozwalające na ograniczenie awaryjności układów oczyszczania spalin

Wykonywane według zaleceń producenta przeglądy serwisowe pojazdu przyczyniają się do tego, że zmniejszamy prawdopodobieństwo wystąpienia jakiejkolwiek usterki silnika. Dobry serwis jest w stanie wychwycić początkową fazę usterki, o której jeszcze kierujący nie został poinformowany przez zapalenie się kontrolki MIL. Samochody z silnikiem wysokoprężnym eksploatowane w mieście wymagają przynajmniej raz na 1000 km wykonania jazdy z dużym obciążeniem poza miastem celem oczyszczenia silnika i jego układów z zabrudzeń powstałych na skutek jazdy miejskiej. Pojazdy wyposażone w filtr cząstek stałych wymagają stosowania niskopopiołowych olejów (niestety są one droższe od zwykłych olejów), ale stosowanie oleju według zaleceń producenta wydłuża czas eksploatacji silnika i jego podzespołów, a także zmniejsza występowanie usterek związanych z eksploatacją filtra cząstek stałych.

Podsumowanie

Na podstawie wyników przeprowadzonych badań stwierdzono, że do najbardziej awaryjnych elementów silnika należy zawór recyrkulacji spalin. Jego usterka sprawia, że inne podzespoły, takie jak filtr cząstek stałych, przepustnica, turbosprężarka czy czujnik ciśnienia doładowania, przestają poprawnie funkcjonować. Może to wywołać uszkodzenia tych podzespołów. Podczas diagnozowania pojazdu, który był użytkowany z uszkodzonym zaworem recyrkulacji spalin przez dłuższy czas okazuje się, że do wymiany kwalifikuje się nie tylko ww. zawór, ale np. turbosprężarka, która uległa zanieczyszczeniu, czy też zatkany filtr cząstek stałych. Takie przypadki nie należą do rzadkości.

Usterką, która niesie za sobą szczególnie wysokie koszty naprawy, jest uszkodzenie wtryskiwaczy. Jeżeli pojazd jest eksploatowany z niesprawnym układem zasilania, należy liczyć się z uszkodzeniem silnika. Należy zaznaczyć, że koszty naprawy większości uszkodzeń silnika wysokoprężnego są znaczne. Przestrzeganie zaleceń producenta i używanie materiałów eksploatacyjnych o wysokiej jakości na pewno przyczyni się do zwiększenia trwałości i niezawodności jednostki napędowej.