基于最大燃油替代率的天然气_柴油双燃料发动机排放性能研究

沼气/生物柴油双燃料发动机性能试验研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着环保意识的提高和可再生能源的兴起，沼气和生物柴油作为新型燃料备受关注。

将沼气和生物柴油混合后作为双燃料发动机的燃料，既可以降低沼气资源的浪费，又可以减少一定量的化石燃料的使用，具有比较显著的环保和经济效益。

因此，开展
沼气/生物柴油双燃料发动机性能试验研究对于推广新型燃料的应用和促进可持续能源的发展具有重要的现实意义。

二、研究内容和方法
本研究将采用基于实验的方法，以某型号的双燃料发动机为研究对象，探究沼气/生物柴油混合燃料在发动机运行过程中的燃烧特性、动力性能和环保性能等方面的表现。

具体研究内容包括：
1.测定沼气/生物柴油混合燃料的物理和化学性质，分析其燃料特性和混合比对
发动机性能的影响。

2.利用试验台架对双燃料发动机进行负荷和转速的调节和控制，获取发动机的扭矩、功率、燃油消耗量和排放物浓度等指标数据。

3.通过比较沼气/生物柴油双燃料和传统燃油的性能参数，探究双燃料发动机的
优势和不足之处，并对其优化设计提出建议。

三、预期成果及意义
本研究旨在通过实验验证沼气/生物柴油混合燃料在双燃料发动机中的可行性和
性能，为可再生能源的推广和使用提供技术支撑和优化建议，具体预期成果包括：
1.明确沼气/生物柴油混合燃料与传统燃油在性能指标上的差异和优缺点，确定
其应用前景和优化空间。

2.提出适应沼气/生物柴油混合燃料特点的双燃料发动机优化设计建议，以提高
发动机的性能和经济效益。

3.为推动可持续能源发展提供实验验证数据和技术借鉴，为相关产业发展和政策制定提供参考。

天然气替代率对柴油转子发动机燃烧过程的影响胡翔;刘洪俊;陶佳宇【摘要】针对天然气/柴油双燃料转子发动机的缸内工作过程,基于Fluent软件建立了耦合正庚烷简化机理的二维计算模型,并利用文献数据验证了模型的可靠性.在此基础上,进行天然气替代率对发动机燃烧过程影响的模拟研究.研究结果表明:保持当量比为0.9,天然气替代率的提高会导致缸内燃气初期燃烧速度减缓而后期燃烧速度逐渐增大;缸内压力和缸内温度在燃烧初期逐渐降低,燃烧后期逐渐升高.采用天然气替代率为50％可以在保持较高缸内压力的同时大大降低CO生成量,同时NO生成量略有升高.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)005【总页数】3页(P71-73)【关键词】内燃机;转子发动机;柴油;天然气替代率;数值模拟【作者】胡翔;刘洪俊;陶佳宇【作者单位】江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文柴油转子发动机因具有体积小、功率密度高、运行平稳等特点，在电动汽车增程器、无人机、农业机械等领域得到广泛的应用[1]。

转子发动机独特的运转方式导致缸内气流主要呈单向流动，混合气形成后在缸内迁移速度很大，火焰传播速度不高。

为提高柴油转子发动机的燃烧效率，Eiermann等[2]利用高压燃油喷射及电火花辅助点火的方式在低压缩比的柴油转子机上实现了低温起动。

在往复式发动机中，采用预混天然气/柴油双燃料具有高火焰传播速度及均质燃烧两方面的特点，因此可以大幅降低污染物排放和提高燃油经济性[3]。

借鉴这一思路，本文将研究天然气替代率对柴油转子发动机的影响。

研究的转子发动机为文献[4]中的柴油转子发动机改装而来，发动机基本参数见表1。

发动机进气方式为周边进气，结构示意图见图1，发动机内转子的运动方向为逆时针运动，转子转动1圈，偏心轴(曲轴)转动3圈，对应旋转的角度为1080°。

柴油引燃天然气发动机的性能研究史强;翟海鹏【摘要】柴油引燃天然气发动机具有良好的经济性和排放特性。

本文通过查阅分析大量国内外资料，具体阐述替代率、过量空气系数、喷油提前角、负荷和引燃油量等因素对双燃料燃烧的经济性、CO、HC和NOX排放的影响规律。

%Natural Gas Engine with Diesel Pilot have a good performance on fuel economies and exhaust emission characteristics. In this paper, a detail study about the influence of the substitution ratio, the ex-cess air ratio,the advanced angle of injection,the load and the diesel quantity for piloting on the fuel econ-omies,emission of CO,HC and NOX through analyzing a large amount of literatures.【期刊名称】《交通节能与环保》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P28-31)【关键词】柴油引燃天然气;发动机;经济性;排放【作者】史强;翟海鹏【作者单位】长安大学汽车学院，陕西西安 710064;长安大学汽车学院，陕西西安 710064【正文语种】中文【中图分类】U464.3天然气是一种清洁能源，其主要成分为甲烷。

与传统燃料相比，天然气作为发动机替代燃料具有效率高、排放低和经济性好等优点。

因此，开发柴油/天然气双燃料发动机，对于降低尾气排放、减少污染和解决石油资源短缺问题具有重要意义。

柴油引燃天然气发动机发动机是以天然气为主燃料，少量柴油为引燃燃料的发动机。

与传统汽油机和柴油机相比，柴油引燃天然气发动机的燃烧过程既有柴油机扩散燃烧的特点，也有汽油机预混合燃烧的特点，其燃烧过程非常复杂。

天然气/柴油双燃料发动机油气切换的优化控制的开题报告
一、选题背景
随着环境污染日益加剧，全球各国纷纷加大了环保力度，其中汽车排放是排放物很大的一块，国际上已经开始应用双燃料汽车来减少污染物的排放。

天然气和柴油双燃料发动机是一种新型节能环保发动机，其能同时使用天然气和柴油燃料，大幅度降低排放物和能源消耗，接下来将利用现代控制理论对其进行优化控制，以达到更高的效率。

二、研究内容
本文将主要对天然气/柴油双燃料发动机进行优化控制研究。

首先建立双燃料发动机的数学模型，并使用现代控制理论进行优化控制设计。

其次，将针对天然气/柴油油气切换的过程进行深入探究，考虑燃料属性的不同导致切换过程的复杂性，通过数学模型来优化油气切换过程，使得切换更加稳定、可靠。

三、研究意义
本研究的成果将进一步促进双燃料汽车的发展，有效地减少大气污染和提高能源利用效率。

此外，本研究还将探索天然气/柴油双燃料发动机的优化控制方法，为相关领域的研究提供了新思路和方法。

四、研究方法
本文将采用以下研究方法：
1. 建立天然气/柴油双燃料发动机的数学模型，包括燃烧模型、混合气模型、废气模型、热力学模型等。

2. 使用现代控制理论进行优化控制设计，包括模型预测控制、自适应控制、神经网络控制等方法。

3. 通过仿真和实验验证，测试控制方法的有效性和性能。

五、预期结果
本研究将提供天然气/柴油双燃料发动机的优化控制方法，以及油气切换过程的优化技术，为相关领域的工程应用提供技术支持和参考。

同时，预期将为双燃料汽车的发展提供新的思路和方法，促进相关领域的发展。

预混合汽油/柴油双燃料发动机的排放控制研究1、问题的提出、课题界定、国内外研究现状述评、选题意义与研究价值。

问题的提出：我国在“十二五”规划中明确提出汽车节能领域目标是“汽车平均油耗比常规电喷汽油车降低10%-20%。

研发重点是系统精确控制”。

汽车节能、减排和降耗是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是提高人民生活质量，维护中华民族长远利益的必然要求。

课题界定：随着经济与社会的飞速发展，汽车保有量的迅速增加，燃油消耗量呈几何倍数增长，汽车排放出来的尾气严重影响了人类的生存环境，汽车节能减排技术成为了一项紧迫而艰巨的任务。

汽油/柴油双燃料发动机主要是利用汽油和柴油各自的物理化学特性的差异，能通过ECU的系统精确控制，减少CO、NOx、SOOT等物质的排放。

因此，研究和控制汽油/柴油双燃料发动机的排放控制，有利于提高发动机的性能，降低能耗和污染物，创造出一定的经济价值和社会价值，具有现实意义。

国内外研究现状述评：随着世界能源形势的日益紧张，环境污染的进一步加剧，发动机行业采用了多种替代燃料方案，提出了许多新型的燃烧方式，以满足日益严格的排放法规要求。

以汽油/柴油双燃料为例，美国威斯康星大学的Reitz教授提出了RCCI燃烧模式，天津大学的尧命发教授提出了HPCC燃烧模式，英国伯明翰大学的Xu等人研究了汽油/柴油混合燃料在HCCI模式燃烧的结果，英国剑桥大学Weall等人研究了汽油/柴油混合燃料在PPCI模式燃烧的结果，其结论显示都能较好的降低碳烟和NOx的排放量。

选题意义与研究价值：为了更好的完成发动机缸内的燃油混合和雾化，RCCI模式和HPCC模式在进气道和缸内分别安装一个汽油喷油器和一个柴油喷油器，汽油/柴油的混合方式、喷油的控制方式上更加复杂，在汽油/柴油双燃料发动机的结构上提出了新的要求。

天然气/柴油双燃料发动机燃烧的数值研究及优化来自能源和环境问题的双重压力促使内燃机节能减排理论和技术不断发展。

高效率、低碳、低有害排放是未来先进发动机的共同目标。

采用低碳型替代燃料结合先进燃烧技术是内燃机实现节能减排目标的有效途径之一。

天然气燃料是极具发展潜力的内燃机低碳型替代燃料。

本文采用先进数值模拟及优化方法对天然气/柴油双燃料发动机的燃烧、排放和性能进行了综合性研究。

首先,基于三维计算流体动学(CFD)模拟平台对天然气/柴油双燃料发动机的燃烧和排放特性进行了参数化研究。

分别研究并对比了两种燃烧策略,柴油引燃(DPI)燃烧方式和活性控制压燃(RCCI)方式下发动机燃烧、排放和性能特性。

在深入理解喷油参数和进气参数的影响后,对天然气/柴油双燃料发动机的控制性进行了讨论。

然后,结合微种群遗传算法程序及CFD模拟程序构建了遗传算法数值优化平台。

基于遗传算法优化平台,在中速,低中高负荷下对天然气/柴油双燃料发动机燃烧进行了优化,探索了在多工况范围同时获得高效率清洁燃烧的可能性。

结果表明,通过优化两次喷油时刻、喷油压力、首次喷油比例,预混能量比例、废气再循环(EGR)比例可以使发动机获得高效率清洁的燃烧。

在不超过最大爆压和最大压升率的前提下,三个工况在最优点均可获得高于45%的热效率,且氮氧化物(NOx)排放低于设定的限值0.4 g/kW.h(欧Ⅵ重型柴油机标准)。

特别是中低负荷采用的EGR率非常低,NOx排放距限值还有余量;表明在这些工况可以不引入EGR,这将有利于发动机的瞬态控制和循环控制。

同时,通过参数化分析优化结果发现,在中负荷获得高效率燃烧的前提下,喷射参数可以存在较宽的变化范围。

此外,采用遗传算法数值优化平台进一步评估了柴油喷射策略和活塞形状对发动机燃烧及性能的影响。

另外,为探索进一步改善发动机热效率的可能性,研究了压缩比对发动机性能的影响。

结果表明,通过优化喷油时刻、喷油压力、预混能量比例和EGR比例四个参数,在中低负荷工况,采用柴油单次喷射策略即可获得高于45%的指示热效率同时满足NOx限值;而高负荷工况在满足排放限值和最大爆压限值的约束下,发动机仅可获得35.5%的热效率。