废气再循环

在内燃机中，废气再循环（EGR）是一氧化氮（NOX）用于汽油/汽油和柴油发动机的减排技术。废气再循环通过将发动机废气的一部分再循环回到发动机气缸来工作。这稀释了进入的气流中的O ₂并提供了对燃烧呈惰性的气体，以吸收燃烧热，从而降低了峰值气缸内温度。没有X在燃烧气缸中出现的大气氮和氧气的高温混合物中会产生碳，这通常在气缸峰值压力下发生。火花点火发动机上外部EGR阀的另一个主要优点是效率的提高，因为进料稀释可以使节气门位置更大并减少相关的泵送损失。

在汽油发动机中，这种惰性排气会置换气缸中的一些可燃气体，从而在不影响空燃比的情况下有效地减少了可用于燃烧的充气量。在柴油发动机中，废气替代了预燃烧混合物中的一些过量氧气。因为没有X主要在氮气和氧气的混合物经受高温时形成，由废气再循环引起的较低的燃烧室温度降低了NO的含量X燃烧产生。从废气再循环系统重新引入的气体还将包含接近平衡浓度的NOX和CO；当按时间平均值采样时，最初在燃烧室内的一小部分会抑制这些和其他污染物的总净产量。不同燃料的化学性质限制了可以使用多少EGR。例如，甲醇比汽油更耐废气再循环。

在典型的汽车火花点火（SI）发动机中，有5％至15％的废气作为EGR送回到进气口。xxx量受混合物在燃烧过程中维持连续火焰前锋的需要所限制。在设置不当的应用中过多的废气再循环可能会导致失火和部分燃烧。尽管废气再循环确实可测量出缓慢的燃烧，但可以通过提前点火正时来弥补。废气再循环对发动机效率的影响在很大程度上取决于特定的发动机设计，有时会导致效率与NO之间的折衷X排放。理论上，正常运行的EGR可通过以下几种机制提高汽油发动机的效率：

• 减少节流损失。向进气系统中添加惰性废气意味着对于给定的功率输出，必须进一步打开节气门板，从而增加进气歧管压力并减少节流损失。
• 减少散热。降低峰值燃烧温度不仅可以减少NOX 它也减少了热能流向燃烧室表面的损失，从而在膨胀冲程期间为转换为机械功提供了更多的可用空间。
• 减少化学离解。较低的峰值温度导致更多释放的能量保留为上死点（TDC）附近的显性能量，而不是在燃烧产物的分解中被束缚（早在膨胀冲程中）。与前两个相比，这种影响很小。

废气再循环通常不用于高负载，因为它将降低峰值功率输出。这是因为它降低了进气电荷密度。在空转（低速、零负载）时也省略了废气再循环，因为它会导致不稳定的燃烧，从而导致严重的空转。

由于废气再循环系统使一部分废气再循环，随着时间的流逝，阀门可能会被积碳阻塞，从而妨碍其正常运行。有时可以清洁堵塞的EGR阀，但是如果该阀出现故障，则必须进行更换。

在现代柴油发动机中，废气再循环气体通过热交换器冷却，以引入更多的再循环气体。与火花点火发动机不同，柴油不受连续火焰前壁的需求的限制。此外，由于柴油始终以过量的空气运行，因此它们在控制NO方面可受益于高达50％的废气再循环率（在怠速时，否则会有大量的过量空气）X排放。再循环回气缸的排气会增加发动机的磨损，因为碳颗粒会被活塞环吹到机油中。

由于柴油发动机不节流，因此废气再循环不会像SI发动机那样降低节流损失。废气（主要是氮气、二氧化碳和水蒸气）的比热比空气高，因此仍可降低峰值燃烧温度。然而，将废气再循环添加到柴油中会降低动力冲程中燃烧气体的比热比。这减少了活塞可提取的功率。废气再循环还倾向于减少在动力冲程中燃烧的燃料量。颗粒排放量的增加与废气再循环的增加相对应，这是显而易见的。

动力冲程中未燃烧的颗粒物（主要是碳）浪费了能量。关于颗粒物（PM）的更严格规定要求引入进一步的排放控制措施，以补偿由EGR引起的PM排放增加。最常见的是排气系统中的柴油机微粒过滤器（DPF），它可以净化排气，但是由于产生的背压会导致燃油效率不断降低。NO的二氧化氮成分X在正常工作温度下，排放物是捕获在DPF中的烟灰的主要氧化剂。此过程称为被动再生。废气再循环速率增加导致被动再生在管理DPF中的PM负载方面效率降低。这需要通过在氧化催化剂中燃烧柴油来定期进行DPF的主动再生，以显着提高通过DPF的废气温度，使PM被废气中的残留氧气迅速燃烧。

通过将较低的氧气废气供入进气口，柴油EGR系统降低了燃烧温度，减少了NO的排放X。这使燃烧效率降低，损害了经济性和动力。现在，柴油发动机的正常“干式”进气系统容易受到EGR放气中烟灰，未燃烧的燃料和机油的污染，这对气流几乎没有影响。但是，当与曲轴箱正向通风系统（PCV）系统的油蒸气结合使用时，会导致进气歧管和阀门中积聚焦油。如果安装了旋流活门，它还会导致组件出现问题。