Азот начинает вступать в реакцию с кислородом в камере сгорания при температуре выше 1370 °С и при высоком давлении. Для снижения температуры и давления в камере сгорания возможно применение следующих методов: 

• Обогащение топливовоздушной смеси (ТВ-смеси). Температура горения ТВ-смеси снижается, как следствие понижается концентрация NОх. Но в выхлопных газах растет содержание других токсичных веществ: углеводорода СН и окиси углерода СО. Работа двигателя становится не экономичной.
•  Уменьшение степени сжатия. Применение неэтилированного бензина приводит к необходимости снижать компрессию для предотвращения детонации, содержание NОх в выхлопных газах при этом уменьшается. Но уменьшение компрессии с целью снижения концентрации NОх в выхлопных газах оказывается мало эффективным, кроме того начинают расти выбросы компонентов СН и СО. 
• Уменьшение установочного угла опережения зажигания. При этом незначительно уменьшаются температура и давление в камере сгорания. Метод ограниченно применялся до 1972 г., но оказался не эффективным когда нормы на содержание NОх ужесточились.
• Разбавление ТВ-смеси инертным газом, не участвующим в горении. Для этой цели используется выхлопной газ, небольшое количество которого (3...5%) из выпускного коллектора подается во впускной коллектор. Соотношение воздух/топливо для ТВ-смеси в этом случае не изменяется, но в камере сгорания оказывается меньше топлива и кислорода. Как следствие горение происходит при меньших температуре и давлении. Это один из наиболее эффективных методов уменьшения содержания NОх в выхлопных газах без существенного изменения характеристик двигателя. Процедура возврата части выхлопных газов обратно в камеру сгорания называется рециркуляцией. Система реализующая рециркуляцию может быть как внутренней (за счет управляемого перекрытия газораспределительных клапанов), так и внешней, когда применяется система EGR с внешним EGR клапаном. Некоторые современные двигатели с электронной системой автоматического управления удовлетворяют строгим нормам по токсичности выхлопных газов за счет изменения фаз газораспределения (без системы EGR).

Функционирование системы EGR при различных режимах работы двигателя

  Для эффективной работы системы EGR достаточно небольшого количества выхлопных газов, поэтому для их подачи используются каналы малого сечения.
  Концентрация NОх в выхлопных газах зависит от оборотов, температуры и нагрузки двигателя. При низких оборотах образуется незначительное количество NOx и в рециркуляции выхлопных газов нет необходимости. При езде на большой скорости или при ускорении, когда двигатель должен работать на полной мощности, система EGR не используется, так как основным приоритетом в таких режимах является не понижение концентрации NOx в выхлопных газах, а максимальная мощность.
  Как правило, система EGR не используется и при прогреве двигателя, когда образование NОх незначительно, но двигатель нуждается в высокой температуре сгорания для быстрого прогрева. Наиболее интенсивно система рециркуляции используется при средних нагрузках двигателя на скорости 50—120 км/ч.
  Ранние механические системы EGR были несовершенными и несколько снижали мощность двигателя. Их вытеснили совре¬менные системы EGR с электронным управлением.

Взаимосвязь системы EGR и детонации 

  Детонация возникает при повышенном давлении и температуре в камере сгорания. Мощность двигателя при этом уменьшается, могут иметь место механические повреждения. Двигатели с каталитическими нейтрализаторами, работающие на неэтилированном бензине, более склонны к детонации, чем двигатели без нейтрализатора, использующие этилированный бензин. В современных двигателях с электронным управлением способность системы EGR понижать давление и температуру в камере сгорания используется и для контроля за детонацией. Такой метод более эффективен по сравнению с задержкой искрообразования. Если на современном двигателе с электронным управлением отключить EGR, можно услышать характерный для детонации звон клапанов, исчезающий при восстановлении работоспособности системы EGR. 

Статья подготовлена по материалам В.Ф. Яковлева