发动机在燃烧后排出的废气中氧含量极低，近乎为零，因此排出的废气与新鲜空气充量混合后会使总的进气中氧气浓度降低，这样比空气的含氧量还低的进气充量在缸内燃烧会使燃烧速率下降、最高燃烧温度降低，从而破坏了NOx生成的条件，抑制了NOx的生成。另外试验结果表明，与不引入EGR的缸内燃烧相比，EGR中高比热容的CO2和H2O会大量吸收缸内燃烧释放的热量，如果两种情况中燃烧释放的热量相同，那么引入EGR的缸内燃烧的最高燃烧温度必然降低。同时EGR中的二氧化碳、水以及N2等成分基本不参与燃烧，引入EGR相当于稀释了总的进气充量，这样导致了缸内燃烧的火焰传播速度降低，燃烧放热率减缓，同样使得最高燃烧温度下降。EGR通过以上两个方面的综合作用抑制了NOx的生成与排放。

    EGR不仅影响发动机的排放性，还影响经济性。例如丰田混合动力发动机在高负荷工况下引入冷却废气再循环，一方面降低缸内燃烧温度，提升大负荷工况发动机的抗爆性，从而降低油耗；另一方面，发动机长期在大负荷工况工作，排气温度偏高，利用冷却EGR也可以降低排气温度，原来阿特金森循环技术可使油耗降低8.5%，冷却EGR技术可使油耗在此基础上进一步降低1.7%。典型混合动力汽车自然吸气高膨胀比汽油机性能参数对比如图26所示。

    图27所示为丰田混合动力发动机电控冷却液循环系统示意图。

    丰田采用电动水泵替代发动机曲轴皮带驱动机械水泵，并由电机操纵冷却液流循环，实现不同工况下对冷却液流量的自由控制，在高负荷工况下增加流量增强发动机的散热效果。由于混合动力发动机主要工作在中高负荷，其缸内负压相对传统发动机较小，加上1.8L汽油机在相同的输出功率时相比1.5L汽油机转速更低，因此丰田适当减小了活塞环压紧力，最终使得1.8L汽油机机械损失比1.5L汽油机减小了26.8%，发动机机械损失构成及减少量如图28所示。

    在排放后处理方面，针对发动机冷启动工况及高转速低负荷工况，丰田利用电动水泵减少冷却液流量，利用排气热量回收系统收集排气余热对催化剂进行快速预热，优化排放性能，缩短暖机时间，降低冷启动油耗，使整车在冬天的燃油经济性提高19％。