廢氣再循環系統

廢氣再循環(EGR)系統用於降低廢氣中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高溫高壓條件下才會發生化學反應，發動機燃燒室內的溫度和壓力滿足了上述條件，在強制加速期間更是如此。

當發動機在負荷下運轉時，EGR閥開啟，使少量的廢氣進入進氣歧管，與可燃混合氣一起進入燃燒室。怠速時EGR閥關閉，幾乎沒有廢氣再循環至發動機。汽車廢氣是一種不可燃氣體(不含燃料和氧化劑)，在燃燒室內不參與燃燒。它通過吸收燃燒產生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力，以減少氧化氮的生成量。進入燃燒室的廢氣量隨著發動機轉速和負荷的增加而增加。

從結構上劃分，有內部EGR和外部EGR兩種系統，區別在於廢氣是否通過進氣系統進入缸內。

內部EGR技術結構簡單，不需要外部設備，一般情況下通過改變配氣相位就可以實現，等同於提高缸內的殘餘廢氣係數。但是缸內的氣流運動十分複雜，在不同工況下氣流運動規律也不一樣，所以這種實現廢氣再循環的方式很難控制EGR率；而且這種直接引入的方式，廢氣沒有經過冷卻，很大程度上的提高了混合氣溫度，使降低NO排放的效果不夠明顯。

實現內部EGR通常有兩種方法，廢氣殘餘法以及廢氣再吸法。這兩種方法在原理上是類似的，策略上有所不同。廢氣殘餘法是將排氣門提前關閉，這樣缸內就有一部分廢氣殘餘，在進氣過程中實現殘餘廢氣與新鮮混合氣的混合，此過程發動機會產生一部分壓縮負功，為避免較大的功率損失，一般進氣門的開啟時刻也相應推遲。廢氣再吸法可以通過兩種方案來實現：一是在進氣衝程中再次開啟排氣門，這樣活塞下行會將排氣系統中的廢氣吸入缸內；二是在排氣衝程中開啟進氣門，這樣活塞上行會將部分廢氣壓入進氣系統，在接下來的進氣衝程中將帶有廢氣的混合氣一同吸入缸內，但是無論是那種方案，廢氣再吸法都需要氣門的重複開啟，實現起來存在困難。所以從應用難度來看，廢氣殘餘法更方便且易於實現。

外部EGR技術是在排氣系統上接入廢氣再循環管路，將廢氣引出再導入到進氣系統中，讓廢氣在進入氣缸之前與新鮮空氣充分混合。外部EGR和內部EGR相比，結構上要複雜的多，通常帶有EGR閥，EGR冷卻器，還有一些特殊管路及附帶的控制單元，也正是如此外部EGR可以實現對廢氣的諸多參數的精確控制，從而最大程度的實現EGR的作用。根據管路連接的不同，外部EGR的技術路線也多種多樣，以下簡要介紹幾種典型方案。

1、一體增壓式EGR系統

在一體增壓式EGR系統中，發動機的尾氣分為兩部分，一部分經過渦輪為壓氣機提供動力，另一部分通過EGR閥進入到壓氣機中增壓，然後與增壓后的新鮮空氣混合，一同進入各個氣缸。整套系統採用一個渦輪機，同時對兩個壓氣機提供動力，兩個壓氣機分別對新鮮空氣和廢氣進行增壓，是目前最新最先進的EGR技術。但是因為有兩個壓氣機，增壓匹配上的難度增大，結構也複雜的多，同時也大大增加了成本，目前國內還沒有能力生產。

2、進氣節流式EGR系統

此項技術方案是利用節流閥的作用，使進氣管的廢氣入口處產生真空度，利用壓力差來引入廢氣。這種方式在汽油機和柴油機上均可以使用，需要說明的是這個節流閥和汽油機的節氣門是不同的，其作用主要是控制EGR率，也就是此系統應用在汽油機上時進氣道上一共有兩個節流裝置。通常情況下發動機工作在大負荷時，節流閥開度較大，EGR率較小；當發動機處在中小負荷工況時，節流閥開度也較小，保證所需的EGR率。該系統容易實現，結構也比較簡單，控制上也不複雜，但是因為節流閥的存在，增加了進氣阻力，使發動機的性能受到影響。

3、低壓EGR系統

此系統從渦輪機前或渦輪機后將廢氣導出，經過EGR閥和冷卻器后在壓氣機前端將廢氣導入，因為排氣壓力總是大於環境氣壓，所以這樣的連接方式可以順利的實現廢氣循環。但是由於廢氣在壓氣機前就導入進氣了，廢氣中的部分有害物可能會損傷壓氣機，使壓氣機的使用壽命大打折扣，在廢氣管路中加裝后處理裝置可以解決此問題，但也大大提高了成本。因為易於實現，此項方案在實驗研究中應用廣泛，但是在工業產品中比較少見。

文丘里管式EGR系統

根據文丘里管的工作原理，亞音速的氣體通過文丘里管的時候會先產生一個膨脹過程，再產生一個壓縮過程，膨脹過程中氣體的溫度和壓力都會下降，所以在文丘里管的喉口處會產生負壓，利用這個負壓，就可以順利的將廢氣引入到進氣系統中。在使用了文丘里管以後，大大降低的廢氣的流動阻力，可以輕鬆的實現較高的EGR率，發動機的功率損失小，文丘里管技術成熟，使用簡單，成本較低，在產品中應用比較廣泛。