废气再循环系统

把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸

EGR是Exhaust Gas Re-circulation的缩写，即废气再循环的简称。废气再循环是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2等多原子气体，而CO2等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。

工作原理

EGR主要通过以下几方面发挥作用：EGR中的CO2和水蒸气大大增加了工质的比热容，同时废气的加入也稀释了原来混合气中的氧浓度，从而使燃烧速度变缓，使燃烧过程中的最高温度和平均温度都有所下降，破坏了NO生成的有利环境，从而大大降低NOX排放。因为汽油机的负荷调节方式通常为量调节，所以在汽油机上应用EGR可以相应的增加进气量，EGR率的增加能降低汽油机在中低负荷工况下的节流损失，降低汽油机的燃油消耗率。因为废气混入进气参与燃烧，会使发动机中的各个环节和参数发生变化，对发动机也会产生多方面的影响，而且影响是整体化的，必须总体考量。

EGR分类

从结构上划分，有内部EGR和外部EGR两种系统，区别在于废气是否通过进气系统进入缸内。

内部EGR技术概述

内部EGR技术结构简单，不需要外部设备，一般情况下通过改变配气相位就可以实现，等同于提高缸内的残余废气系数。但是缸内的气流运动十分复杂，在不同工况下气流运动规律也不一样，所以这种实现废气再循环的方式很难控制EGR率；而且这种直接引入的方式，废气没有经过冷却，很大程度上的提高了混合气温度，使降低NOX排放的效果不够明显。

实现内部EGR通常有两种方法，废气残余法以及废气再吸法。这两种方法在原理上是类似的，策略上有所不同。废气残余法是将排气门提前关闭，这样缸内就有一部分废气残余，在进气过程中实现残余废气与新鲜混合气的混合，此过程发动机会产生一部分压缩负功，为避免较大的功率损失，一般进气门的开启时刻也相应推迟。废气再吸法可以通过两种方案来实现：一是在进气冲程中再次开启排气门，这样活塞下行会将排气系统中的废气吸入缸内；二是在排气冲程中开启进气门，这样活塞上行会将部分废气压入进气系统，在接下来的进气冲程中将带有废气的混合气一同吸入缸内，但是无论是那种方案，废气再吸法都需要气门的重复开启，实现起来存在困难。所以从应用难度来看，废气残余法更方便且易于实现。

外部EGR技术概述

外部EGR技术是在排气系统上接入废气再循环管路，将废气引出再导入到进气系统中，让废气在进入气缸之前与新鲜空气充分混合。外部EGR和内部EGR相比，结构上要复杂的多，通常带有EGR阀，EGR冷却器，还有一些特殊管路及附带的控制单元，也正是如此外部EGR可以实现对废气的诸多参数的精确控制，从而最大程度的实现EGR的作用。根据管路连接的不同，外部EGR的技术路线也多种多样，以下简要介绍几种典型方案。

1、一体增压式EGR系统

在一体增压式EGR系统中，发动机的尾气分为两部分，一部分经过涡轮为压气机提供动力，另一部分通过EGR阀进入到压气机中增压，然后与增压后的新鲜空气混合，一同进入各个气缸。整套系统采用一个涡轮机，同时对两个压气机提供动力，两个压气机分别对新鲜空气和废气进行增压，是目前最新最先进的EGR技术。但是因为有两个压气机，增压匹配上的难度增大，结构也复杂的多，同时也大大增加了成本，目前国内还没有能力生产。

2、进气节流式EGR系统

此项技术方案是利用节流阀的作用，使进气管的废气入口处产生真空度，利用压力差来引入废气。这种方式在汽油机和柴油机上均可以使用，需要说明的是这个节流阀和汽油机的节气门是不同的，其作用主要是控制EGR率，也就是此系统应用在汽油机上时进气道上一共有两个节流装置。通常情况下发动机工作在大负荷时，节流阀开度较大，EGR率较小；当发动机处在中小负荷工况时，节流阀开度也较小，保证所需的EGR率。该系统容易实现，结构也比较简单，控制上也不复杂，但是因为节流阀的存在，增加了进气阻力，使发动机的性能受到影响。

3、低压EGR系统

此系统从涡轮机前或涡轮机后将废气导出，经过EGR阀和冷却器后在压气机前端将废气导入，因为排气压力总是大于环境气压，所以这样的连接方式可以顺利的实现废气循环。但是由于废气在压气机前就导入进气了，废气中的部分有害物可能会损伤压气机，使压气机的使用寿命大打折扣，在废气管路中加装后处理装置可以解决此问题，但也大大提高了成本。因为易于实现，此项方案在实验研究中应用广泛，但是在工业产品中比较少见。

文丘里管式EGR系统

根据文丘里管的工作原理，亚音速的气体通过文丘里管的时候会先产生一个膨胀过程，再产生一个压缩过程，膨胀过程中气体的温度和压力都会下降，所以在文丘里管的喉口处会产生负压，利用这个负压，就可以顺利的将废气引入到进气系统中。在使用了文丘里管以后，大大降低的废气的流动阻力，可以轻松的实现较高的EGR率，发动机的功率损失小，文丘里管技术成熟，使用简单，成本较低，在产品中应用比较广泛。

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