1. 研究目的与意义（文献综述）

一.研究的目的及意义

1.1研究目的及意义：

生态环境污染和相应的排放法规限制是当前内燃机行业面临的一个严峻问题。内燃机的有害排放物包括碳氢化合物、一氧化碳、碳烟颗粒、氮氧化物及硫化物，这些是引发光化学烟雾、臭氧层破坏、雾霾和酸雨的重要因素，对人类的身心健康有着极大的危害[1]。船舶航运作为主要的货物运输方式之一，占据全球约 80%的物资流动市场份额，其污染排放在全球总排放量中亦占有重要比例。目前 95%的船舶采用柴油机作为主动力源，燃用劣质柴油和重油，具有油耗高、污染物单机排放量大等缺点[2]。针对船用柴油机，国际海事组织（imo）的海上环境保护委员会（mepc）于 2008 年通过了船舶防污公约附则Ⅵ修订版[3]。自 2011 年 1 月起在缔约国海域内强制实施 imotierⅡ 阶段法规，并计划于 2016 年 1 月开始实施 tier Ⅲ 阶段法规。不同阶段的 imo排放法规对船舶 nox 排放量的规定如表 1.1 所示：自 2011 年起全球范围内不同转速柴油机的 nox排放限定值将比 2005 年降低 18%左右，而 2016 即将实施的 tier Ⅲ将使“排放控制海域”内的 nox限定值在 2011 年的基础上降低 75%。对于重燃油的平均硫含量，必须从原来 4.5%的水平降到 3.5%，至 2015 年将继续降到 0.5%，而在“排放控制海域”内则必须降至 0.1%[4]。我国作为 imo 缔约成员国之一，需严格执行此标准，并于 2011年开始实施《船用柴油机氮氧化物排放试验及校验指南》，排放限值要求和实施日期与船舶防污公约附则Ⅵ相同。目前正拟制定《船舶压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法》，计划自 2016 年 1 月 1 日开始实施，届时船舶发动机的排放限值将进一步降低。为了应对日益严格的海事排放法规，船东必须对船舶发动机采取相应改进措施，以避免因为超额排放而支付高额罚款。其中，燃用排放更加清洁的替代燃料便是有效途径之一。

能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础之一。尽管太阳能、风能、地热能等可再生能源已在部分领域得到应用，但当今世界的主要能源仍是化石能源（主要指煤、石油）。其中，石油在世界能源结构中一直占据主导地位。据英国 bp 石油公司发布的《2014 年世界能源统计报告》显示：2013 年全球的主导性燃料仍是石油，占一次能源消费量的 33%左右；世界石油消费水平较 2012 年增长约 1.2%，其中中国的石油消费增长速度居全球第二[5]。相较于快速增加的石油消耗，我国是一个贫油国家，石油的产、储量不足，从 1993 年开始就成为石油净进口国[6]。2015 年 1 月 13 日海关总署发布数据：2014 年全年我国进口原油 3.1 亿吨，对外依存度增至 59.6%[7]。而且我国目前仍处于发展中阶段，发动机的保有量会进一步增加，若不改变现有能源结构，石油资源的对外依存度将会继续增大。在石油资源短缺和油价持续上涨的国际形势下，大量的石油进口将会危及我国的能源安全，并限制我国经济发展。在中国的石油消耗中，内燃机燃料消耗超过 60%，开发和推广替代燃料发动机将有效缓解能源压力[8]。因此在发动机在燃烧时的燃烧程度决定了发动机排出污染是否达标，因此计算燃烧放热率就成为了测定双燃料发动机制造是否符合标准的一大问题。为此，计算燃烧放热率已成为我们不可忽视的一个关键因素，如何计算燃烧放热率就成为我们现在最重要的问题。

2. 研究的基本内容与方案

二.研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1研究目标

以双燃料发动机为研究对象，开展双燃料发动机放热率计算方法研究，利用发动机仿真软件对燃烧放热率进行计算和分析，完成双燃料发动机放热率特性分析。

2.2研究内容

熟悉和掌握双燃料发动机燃烧放热率不同的计算方法。

学习并掌握发动机建模分析软件AVL CRUISE M的编程技术。

学习并掌握使用AVL CRUISE M内部计算双燃料发动机燃烧放热率的方法，做出燃烧放热率与曲柄转角的图像。

以某型双燃料发动机为研究对象，利用试验测量得到的缸压曲线计算得出对应的燃烧放热率、CA50等特性参数。

对燃烧放热率加以分析并得出不同负荷下，燃烧放热率的数值变化与发动机燃烧质量的关系。

2.3研究技术方案：

选定一台双燃料发动机作为原型机，在此基础上完成相关实验研究。

根据选定的双燃料发动机的特性设置负荷，曲轴拐角，进气门关闭时刻的温度和压力等其他初始条件。

利用AVL CRUISE M软件建立选定发动机的燃烧室模型并完成计算前相关步骤。

通过软件内部计算程序计算选定双燃料发动机的燃烧放热率。

通过软件内不同的计算方法对该发动机燃烧放热率进行计算。

根据燃烧放热率数据以及图像对计算得到的燃烧放热率进行进一步分析并说明燃烧放热率对于发动机燃烧研究的重要性。

3. 研究计划与安排

三.进度安排

第1-3周;阅读文献，英译汉，设计调查

第4周：完成译文，文献综述报告和开题报告，进行方案论证

第5-10周：完成有关计算、编程、试验及调试等并开始撰写毕业论文

4. 参考文献（12篇以上）

四.阅读的参考文献

[1] 周龙保. 内燃机学[m]. 第3版. 北京: 机械工业出版社, 2010.

[2] 万霖, 何凌燕, 黄晓锋. 船舶大气污染排放的研究进展[j]. 环境科学与技术,2013(05):57-62.

[3] 李斌. 船舶柴油机[m]. 大连: 大连海事大学出版社, 2008.