Efecto de la recirculación de gases de escape acoplada a un turbocompresor de boquilla variable en las emisiones de motores de gas natural y optimización colaborativa
Autores: Zhu, Kan; Lou, Diming; Zhang, Yunhua; Ren, Yedi; Fan, Lanlan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Efecto de la recirculación de gases de escape acoplada a un turbocompresor de boquilla variable en las emisiones de motores de gas natural y optimización colaborativa
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Motores de gas natural
Recirculación de gases de escape
Turbocompresores de boquilla variable
Emisiones de NOx
Optimización multiobjetivo
Máquina de vectores de soporte
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Los motores de gas natural de combustión equivalente suelen utilizar sistemas de recirculación de gases de escape (EGR) para abordar su alta carga térmica y las emisiones de NOx. Los turbocompresores de geometría variable (VNT) pueden aumentar simultáneamente la entrada del motor y la tasa de EGR, lo que resulta en una reducción de NOx mientras se asegura un rendimiento de potencia robusto. Utilizando un VNT junto con pruebas en banco del motor, se investigó el impacto del control coordinado de VNT y EGR en el rendimiento y las emisiones de motores de gas natural de combustión equivalente bajo diferentes condiciones de operación. Posteriormente, se realizó una optimización multiobjetivo utilizando una máquina de soporte vectorial. Los resultados demostraron que el uso de VNT en motores de gas natural de combustión equivalente podría fortalecer la capacidad de introducir EGR bajo varias condiciones operativas y ampliar el alcance de la regulación de EGR, disminuyendo así la carga térmica del motor, mejorando la eficiencia del combustible y reduciendo las emisiones. Gracias a la implementación de un método de optimización multiobjetivo basado en un modelo de regresión de soporte vectorial y el algoritmo genético NSGA-II, se pudieron optimizar los parámetros de control de VNT y EGR para mejorar ligeramente la economía y reducir significativamente las emisiones de NOx, manteniendo el rendimiento de potencia original del motor. En 20 puntos de operación optimizados para validación, el consumo de combustible específico de freno (BSFC) y NOx disminuyeron en un 0.94% y un 47.0%, respectivamente, y CH aumentó en un 3.7%, en promedio.
Descripción
Los motores de gas natural de combustión equivalente suelen utilizar sistemas de recirculación de gases de escape (EGR) para abordar su alta carga térmica y las emisiones de NOx. Los turbocompresores de geometría variable (VNT) pueden aumentar simultáneamente la entrada del motor y la tasa de EGR, lo que resulta en una reducción de NOx mientras se asegura un rendimiento de potencia robusto. Utilizando un VNT junto con pruebas en banco del motor, se investigó el impacto del control coordinado de VNT y EGR en el rendimiento y las emisiones de motores de gas natural de combustión equivalente bajo diferentes condiciones de operación. Posteriormente, se realizó una optimización multiobjetivo utilizando una máquina de soporte vectorial. Los resultados demostraron que el uso de VNT en motores de gas natural de combustión equivalente podría fortalecer la capacidad de introducir EGR bajo varias condiciones operativas y ampliar el alcance de la regulación de EGR, disminuyendo así la carga térmica del motor, mejorando la eficiencia del combustible y reduciendo las emisiones. Gracias a la implementación de un método de optimización multiobjetivo basado en un modelo de regresión de soporte vectorial y el algoritmo genético NSGA-II, se pudieron optimizar los parámetros de control de VNT y EGR para mejorar ligeramente la economía y reducir significativamente las emisiones de NOx, manteniendo el rendimiento de potencia original del motor. En 20 puntos de operación optimizados para validación, el consumo de combustible específico de freno (BSFC) y NOx disminuyeron en un 0.94% y un 47.0%, respectivamente, y CH aumentó en un 3.7%, en promedio.