微引燃柴油喷射特性对天然气燃烧过程的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1选题的目的及意义

1.1.1应用天然气资源的意义

能源短缺和环境污染问题日益突出，我国已探明的石油储量仅占世界的2.3%，人均占有量只有2.6吨约为世界人均储量的11%，从1993年起我国已经成为了石油的净进口国，同时我国的石油需求量也逐年增加。因此石油短缺问题不仅成为制约我国经济发展的瓶颈。而且严重威胁国家能源安全。为了应对越来越严峻的能源形势，实施能源多元化战略和发展新能源技术成为未来发展的必然趋势。与其他石油替代能源相比，天然气是最为丰富的一次能源，它具有非常广泛的市场应用前景。

天然气最主要的成分是甲烷，基本不含硫，无色、无臭、无毒、无腐蚀性，具有安全、热值高、洁净和应用广泛等优点，但是热值高也会带来更高的机械负荷以及爆震而影响燃烧效率这是我们需要克服的内容。

1.1.2研究微引燃发动机的意义

内燃机因其热效率高、功率范围大、适应性好，已广泛应用于交通运输业、工农业和军事装备等领域，但是目前内燃机的排放污染以及资源储备要求我们对其进行改进，微引燃柴油机便应运而生。这种形式的发动机可以保持原有柴油机的高效率和低速扭矩，得到较大的平均有效压力，同时降低NOX和微粒排放。由于柴油的量非常少，所以被定义为柴油微引燃缸内高压直喷天然气发动机。

柴油引燃缸内高压直喷天然气发动机，它的工作原理是压缩行程接近终了时，先往气缸中喷微量的柴油，使其自燃形成点火源从而提高气缸内的温度和压力，然后再用高压往气缸中直接喷入天然气。用柴油的能量点燃直接喷入的天然气，使天然气的燃烧实现扩散燃烧，同时由于天然气的喷射时刻靠近上止点，属于晚喷，允许采用大一点的压缩比从而摆脱了爆震的束缚。

1.2国内外发展趋势

1.2.1国内发展情况

2007年10月31日，中国第一家生产大功率缸内直喷压燃气体机的合资公司——潍柴动力西港新能源发动机有限公司在潍柴诞生。这种首次采用缸内直喷技术的新能源发动机将给我国传统的火花塞点火燃气发动机带来一次科技创新。

我国利用多年来中国船舶行业研究设计以及制造过程中的经验，整合国内外资源，借鉴国外先进技术对双燃料发动机的研究，旨在突破高效燃烧系统优化技术研究，微引燃系统特种零部件关键技术研究等共性关键技术，形成双燃料发动机自主研发能力，逐步缩小与国外在大功率双燃料发动机关键技术研究与产品开发方面的差距，填补国内在此技术领域的空白。

1.2.2国外发展情况

国外对双燃料发动机技术的研究起步较早，挪威早在1964年已经着手研究天热气/柴油双燃料船舶，近年来美国、法国、韩国、日本和德国等国家都在积极开展双燃料发动机技术的研发和产品开发。M.V.Klatawa是迄今为止最早的一艘由双燃料推进的客渡船。而第一艘投入使用的LNG船是2005年由法国大西洋船厂为法国天然气公司建造的75000m³的LNG船。

双燃料发动机应用和发展情况

微引燃缸内高压直喷天然气技术实现缸内天然气扩散燃烧的这一观点首先是由加拿大哥伦比亚大学的教授提出的。之后美国西南研究院同时也对该技术进行评价研究，认为柴油微引燃缸内高压直喷技术是保持柴油机高效率同时降低有害物排放的首选方案。第一辆柴油微引燃缸内高压直喷天然气发动机由加拿大西港创新公司于1997年4月开发出。

此外，西港研究院与哥伦比亚大学已经合作研制出一款新型的喷油系统，该系统可以实现不对原有柴油机气缸盖进行改动，通过将原有喷射器直接更换成一个柴油和天然气共用的喷油器来实现微量柴油引燃该循环后期直接喷入的高压天然气，此时柴油的燃烧只提供总放热量的5%或者更少，其它的95%及以上均由天然气的燃烧提供。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本研究内容

以某六缸四冲程柴油机为研究对象，研究其在不同的柴油喷射时刻，不同的压缩比以及柴油占燃烧总能量的不同比例时对引燃直喷入缸内的天然气的影响。

3. 研究计划与安排

第1周：查找相关文献，了解与微引燃柴油机相关的知识。

第2周：阅读，总结所查找的文献。

第3周：完成文献综述，外文翻译。

4. 参考文献（12篇以上）

（1）蔚青．潍柴动力西港新能源发动机有限公司成立[j]．城市车辆，2007年11月19 日

（2）李西秦，刘冰．燃气汽车发动机研究现状与发展趋势[j]．天然气工业，第29卷第4期