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天然气/柴油双燃料发动机小负荷时，HC和CO的排放量较高，可以通过减小过量空气系数来控制HC和CO的排放量，但是会产生较多的NOX，通常可以采用EGR来降低NOX排放量。本文研究低负荷过量空气系数较小时，EGR对天然气/柴油双燃料发动机性能的影响。首先搭建了天然气/柴油双燃料发动机试验台架，在试验的基础上，利用三维仿真软件STAR-CD建立了数值模拟平台，并完成了模型的调试和验证。转速选取1335r/min，保持柴油的质量流量为1.42kg/h，天然气的质量流量为11.02kg/h，喷油压力为70Mpa，喷油时刻为压缩上止点前7°CA，天然气的喷气时刻为压缩上止点前315°CA，总体过量空气系数为1.4，用试验的方法研究EGR率对天然气/柴油双燃料发动机燃烧性能和排放性能的影响，用试验与模拟相结合的方法研究CO2掺混率对天然气/柴油双燃料发动机燃烧性能和排放性能的影响。双燃料发动机的燃烧过程大体可分为柴油的滞燃期，柴油的急燃期，天然气的滞燃期，柴油的后燃期，天然气的急燃期和天然气的后燃期，相邻各个燃烧阶段之间并没有明显的界限，是相互影响，相互耦合的。与柴油相比，天然气燃烧持续期要长的多。双燃料发动机的第一放热率峰值主要是由柴油的预混合燃烧形成的，第二放热率峰值主要是由天然气的快速燃烧形成的。随着EGR率和CO2掺混率的增加，稀释气体所占据的空间逐渐增大，氧气浓度逐渐降低；缸内工质质量和比热容增加，工质热容增大，吸收的热量逐渐增多，缸内温度逐渐下降：导致滞燃期和燃烧持续期逐渐增长，燃烧质量逐渐恶化，NOX排放量逐渐降低，HC和CO排放量呈现增加的趋势。研究表明柴油开始着火的位置在油束中心和外围空气之间混合气浓度适中的区域，天然气的着火位置与柴油的相同，天然气是由柴油引燃的；在燃烧室底部靠近气缸壁的区域以及活塞顶和缸盖之间的区域产生的NO较多，在燃烧室底部靠近气缸轴线的区域剩余的天然气较多。当EGR率等于11.5%时，EGR率对发动机燃烧性能的影响不大，NOX、HC和CO的排放量都比较理想。当CO2掺混率等于8.4%时，CO2掺混率对发动机燃烧性能的影响不大，NOX、HC和CO的排放量都比较理想。与真实EGR相比，CO2对天然气/柴油双燃料发动机燃烧和排放性能的影响更显著。