一、废气再循环结构与原理
    1．废气再循环概述
    废气再循环（EGR: Exhaust Gas Return）是指把发动机排出的部分废气回送到进气管，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，而CO2不能燃烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而抑制NOx的生成量。废气再循环是净化排气中NOx的主要措施，因而得到广泛应用。
    2．废气再循环的基本组成及对发动机性能的影响
    废气再循环系统（EGR）由EGR阀（图8-47左半图）、控制机构、连接管路和连接通道等组成。有关这个系统的知识是非常重要的，因为EGR直接影响发动机的性能，见表8-9。



    因为NOX产生于高温燃烧，最有效的解决措施是使发动机在足够低的温度下进行燃烧，以防止氮原子和氧原子发生反应。但是，我们已经知道稀混合气虽然能减少HC和CO排放，但是却使NOX排放增加。EGR阀通过减少燃烧室充气体积来避免过高的燃烧温度，从而达到减少NOX生成量的目的。EGR阀工作时，EGR系统使一部分废气和新鲜空气在进气管内进行混合。随着燃烧室充气体积的减少，可燃混合气所占空间减少，降低了燃烧室内的最高燃烧温度。EGR的另外一个好处是因为燃烧的燃料有所减少，所以燃料经济性略有提高。
    燃烧过的废气基本是惰性的，不能再发生化学反应，也不能继续燃烧，一部分废气和新鲜空气混合后，稀释了进气充量，结果是减少了进入燃烧室的新鲜空气的体积，降低了燃烧温度和燃烧压力，最终降低了NOx的浓度。
    因为EGR系统减少了新鲜空气的体积，并对燃烧产生了影响。因此EGR系统设计时，必须保证系统能够恰当的控制EGR量，以控制NOx的生成量，同时不对发动机性能产生太大的影响。当发动机不需要再循环废气的时候，EGR系统却进行工作，可能就会影响汽车的驾驶性能（见表8-9）.
    为了达到最好的驾驶性能，EGR阀的开度应当和节气门开度成正比（但是在节气门全开时没有EGR）。同样，在发动机冷起动时也不需要进行EGR。

    3. EGR阀的操纵方式
    废气再循环的废气量由EGR阀自动控制，操纵方式真空操纵式（如图8-47右半图所示）、背压操纵式、真空与温度操纵式、电子控制操纵式。
    大部分EGR阀都是使用真空控制的提升阀，控制阀固定在进气管的一个输入口上。系统总成有两个通道：一个通道将废气引入控制阀，另一个使测定过流量的废气流出。中央控制杆安装在阀的总成上，依靠控制提升阀的开度和阀的开关以控制EGR的流量。
    阀的上部分是一个真空膜片，膜片连接在控制杆上。膜片和控制杆在弹簧预紧力的作用下将提升阀压紧在阀座上。提升阀根据作用在膜片上的真空度的大小开启或者落座，或者开启一个适当的位置。在采用计算机控制之前，在真空源和阀之间有一个温控真空开关（TVS），用来防止发动机冷起动时控制EGR阀工作，如图8-48所示。

    有的EGR阀利用排气背压传送阀（BPV）来调节作用在EGR阀膜片上的真空度，其中正背压EGR阀便属于这类装置。背压指的是排气系统对排气气流的阻力，正背压指的是EGR阀是根据排气系统的背压来估计发动机的负荷，负背压指的是EGR阀在排气背压下降时，打开抽气阀，停止EGR。
    切记NOX是在高温状态下生成的，增加发动机负荷需要更多的再循环废气。排气背压是评价发动机负荷大小的良好指标。当气缸一个做功行程之后，排气门打开时，排气系统中就会产生高压脉冲，两个高压之间有一个低压脉冲。发动机小负荷工作时，排气系统中的压力在高压和低压之间不停变化。发动机转速越高，发动机做功频率越高，高压脉冲所占的比例越大，而低压脉冲所占的比例越少。所以可以利用排气背压控制EGR流量。有两种类型的排气背压控制EGR阀；正压力控制EGR阀和负压力控制EGR阀。
    正压力控制EGR阀有一个位于膜片中央位置（图8-49）的通气孔和控制阀，在弹簧压力作用下，通气孔保持打开的状态。在通气孔打开的时候，真空度通往膜片下方的大气压力空间。控制杆是中空的，排气可以经由这个通道上升到达通气孔。发动机工作时，排气压力作用在通气孔上，如果排气压力足够大（大负荷），它将克服弹簧的弹力关闭通气孔，通气孔被关闭后，真空度就作用在膜片上方，环境大气压力作用在膜片下方，在压力差的作用下膜片上移，因为控制杆和膜片相连，膜片带动控制杆上升，打开下面的通道，EGR废气由此流入进气管。一旦控制杆打开有EGR废气流过，排气背压有轻微下降。由于排气背压的下降，阀有可能重新关闭。一旦阀门关闭，排气背压随之增长，直至将阀重新开启。阀随排气背压变化的这种振荡作用维持EGR流量处于平衡状态。因为在怠速时的压力很低，所以怠速工况不进行EGR。

    负压力控制EGR阀的工作原理和正压力控制EGR阀类似，但是它利用的是减少的排气背压。通气孔通常是关闭的，中空控制杆将排气背压引到阀中（图8-50）。发动机低速工作时，气缸点火产生的负压力脉冲是主要的。负压力脉冲使通气孔保持在开启状态，不进行EGR。在高速状态，负压力脉冲减少，关闭吸气阀。随着通气孔的关闭，控制杆升起，开始进行EGR控制。

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