EGR废气再循环系统的工作原理是什么？可以起到哪些作用？

EGR系统的产生最初是针对汽车尾气中的氮氧化物，原理就是将发动机上一次循环所产生的燃烧废气保留一部分在燃烧室内或排出后再循环回燃烧室。燃烧室在每次循环后不把废气排净(保留部分废气)，这种类型叫内部EGR。通俗来讲就是残余废气，英文单词缩写为RGF。

这种残余废气形式的EGR系统是比较原始的类型，现如今的EGR系统都是采用外部循环形式。也就是把废气排出后再把部分循环回燃烧室内，用于给燃烧室降温，阻断化学反应式：O+N2=NO+N的产生。这个化学反应建立在1700°C的高温(焰心温度)，阻断这个反应就能同时阻断后续的两个低温化学反应式，从而最终将NO(一氧化氮)排放物大幅度降低(后文会详谈)。

EGR废气再循环系统的产生

废气再循环最初被用于柴油机，因为柴油的特性(长链、高粘度、难均质混合)，所以柴油机采用的是富氧燃烧。简单理解就是汽油机依靠油门踏板控制节气门、从而控制进气量，系统则根据进气量计算喷油量。而柴油机则不同，柴油机的油门踏板是控制喷油量的，且无论喷多少油、进气量始终保持在最大值。实际上早期的柴油机连节气门都没有，启动后进气全开。

柴油机的富氧、高温燃烧，自然会导致氮氧化物的大量产生(主要是NO)。通过EGR系统的废气再循环，可有效降低燃烧室温度以及含氧量，从而避免NO的产生。这就是EGR在柴油机上产生的原因，柴油机富氧燃烧碳颗粒少，但氮氧化物多。汽油机则是截然不同，汽油机排放碳颗粒多是难题，但氮氧化物很少。所以如今的汽油机大量使用了颗粒捕捉器(碳颗粒)，而很多机型的EGR系统却被阉割。

随着技术发展利用EGR给燃烧室降温的作用也被引入到汽油机上，给燃烧室降温可以增加爆震边界。厂家可以更加大胆地去提高压缩比，从而获得更理想的燃油经济性以及发动机性能。其次EGR的引入可以有效降低内燃机的泵气损失，依然可降低油耗。所以这EGR系统在柴油机上应用是改善排放，而用在汽油机上则是降低油耗。汽油机排放的痛点在于碳颗粒，由颗粒捕捉器负责。

EGR系统是如何降低NO排放物的

O+N2=NO+N，1700°C

N+O2=NO+O，30°C

N+OH=NO+H，30°C

第一个反应方程式上文已经提到了，在此就不过多赘述。降低氮氧化物排放主要是针对于对生物有害的一氧化氮，如果放任第一个反应式的产生，就会产生氮原子。而氮原子再遇到富氧、氢氧分子时，就会抢夺氧原子从而生成一氧化氮。在这三个反应式中只要阻断第一个反应的完成，就能直接终止后两个反应。而后两个反应方程式的温度只有30°C，不可避免，毕竟把燃烧室温度降到这30°C以下是不可能的。

EGR系统的种类与发展

内部EGR系统：结构相对简单、不需要外部循环管路。原理很简单利用排气门提前关闭让残余废气不能顺利排出而留于燃烧室。或在吸气冲程时在此开启排气门，将排气管路中的残余废气再给抽回来一部分。再者就是在排气门开启活塞上行的同时打开进气门将部分废气推入到进气管路中，当进气冲程开始后这部分存在于进气管路中的废气会被吸入到燃烧室。

优缺点：这种结构的EGR完全依靠配气技术实现，如可变气门正时(VVT之类的)，与如今的阿特金森、米勒循环的实现有类似之处。效果方面可降低进气含氧量，可以抑制一些NO的产生。但废气没经过冷却，对燃烧室的降温没有任何好处。废气本身就存在大量的热，这些热不被及时排出而保留，就容易形成热堆积，好在柴油机不会爆震。但抑制NO产生的效果并不好。

外部EGR循环系统：外部EGR循环系统就是如今常见的这类。在排气管路上接出一条管路将部分废气引出，流过EGR阀、再进入冷却器最终与新鲜空气混合后进入燃烧室。好处在于控制更精确，可有效提高RGF率(废气残留率)。其次废气经过降温冷却后重新进入燃烧室可给燃烧室降温，燃烧室温度下降就能减少爆震的产生。汽油机爆震的产生只因高温导致部分混合气自燃，而避免了高温就避免了爆震。

通过这个手段来降温，厂家就能更大胆的去提高压缩比(当然高标号燃油也能抑制爆震但比较贵)，或点火提前角进角。燃油经济性自然会得到提高。另一方面由于有废气对进气进行填充，可以有效提高进气压力。节气门开启时与活塞之间存在真空，也就是说活塞下行吸气时也会损耗能量，这就是所谓的泵气损失。而进气压力提高后就等同于更大的力量去向下推活塞，活塞吸气时的能量损耗就会降低，这也能提高燃油经济性。所以汽油机用EGR系统主要是为了省油，二柴油机则是针对排放。