1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，全球能源危机加剧，石油资源走向枯竭已是不争的事实。柴油作为一种石油资源，也面临着价格走高和致使环境污染加剧的双重难题。目前，解决柴油机尾气污染问题的热门方法是使用替代燃料，包括生物质燃料，lpg 和天然气等。与其它化学燃料相比，天然气具有以下优点^[1]：（1）气源供应有保障。已探明的天然气储备极其丰富。（2）排放污染少。使用天然气替代柴油作为燃料，可使co 排放量减少97％，未燃hc减少72 %， no_x化合物减少39％，co₂减少24％，so₂减少90％。（3）安全性更好。天然气自燃温度高，气质轻，着火下限高，即便泄露也不容易被点燃。（4）更好的经济性。同等热值下，天然气在价格上比石油有优势。随着相关技术发展和人们对环境问题的日益关注使得天然气在交通运输领域内的应用越来越广泛。

目前的天然气发动机按点火方式分为电火花引燃和柴油引燃^[2]，前者需采用高能量数字点火方式，通过对点火时间、点火能量进行精确控制，以实现可燃混合气的正常点火，是一种单点着火方式，通常用于纯气体机；后者则通过着火温度较低、较易压燃的引燃柴油的预先燃烧，在燃烧室内形成大量火核，继而引燃周围的可燃混合气，是一种多点着火方式。而双燃料发动机又分为混烧发动机和柴油微引燃发动机。混烧机未经优化，不能发挥气体燃料的优势，no_x减排效果不明显，气阀重叠角期间天然气直接逃逸，ch₄逃逸现象严重，co 排放大幅升高。“微引燃”式双燃料机在双燃料模式下仅用微量柴油引燃，可专门针对气体燃料进行燃烧优化，改善no_x 排放和燃油经济性; 同时，因柴油使用量大幅降低，可有利于减少so_x排放^[3]。相较于混烧机，微引燃式双燃料机在排放方面更具有优势，是目前国内外的主要研究方面。

按天然气的进气方式^[2]，天然气发动机可分为缸外进气和缸内进气两种。其中缸内进气即缸内直喷，也分为低压缸内直喷和高压缸内直喷两种形式。尽管各lng 动力发动机的动力性、尾气排放和经济性表现略有不同，但高压缸内直喷式具有较好的总体性能^[4]。高压缸内直喷主要是在发动机压缩上止点附近，通过特殊设计的喷射装置将微量柴油和天然气（lng 经气化后的气体）分段高压直接喷入气缸内（high pressure direct injection：hpdi），实现hpdi扩散燃烧模式，因此，该类型发动机也称为缸内高压直喷式柴油微引燃lng发动机。缸内高压直喷式柴油微引燃lng发动机具有以下优点：（1）发动机对燃气适应性好。对天然气的成分差异敏感性更小，因而对燃料的适用性增强。（2）动力性好。在不发生敲缸的限制下能够提供更高的能量密度以及部分载荷下与柴油相似的经济性。（3）能实现较好的排放性能。缸内高压直喷可实现天然气与空气的非均质扩散燃烧，从而减少噪音和no_x排放量。（4）调速性能好。由于喷射压力稳定，调节供气量只需调节燃气喷射阀，与其他因素无关。（5）能显著减小或消除气体燃料所导致的充量效率损失，避免扫气时的燃料损失。故而天然气缸内高压直喷有着相当的应用前景及发展潜力，但研究与实际应用仍存在差距，各种技术问题待需解决，因此本课题以缸内高压直喷式柴油微引燃lng发动机为主要研究对象。

2. 研究的基本内容与方案

本课题以缸内高压直喷式柴油微引燃lng发动机作为研究对象，基于converge软件，以某缸内高压直喷式柴油微引燃lng发动机为原型，建立缸内高压直喷式柴油微引燃lng发动机仿真模型，探究湍流模型的选择对发动机模拟精度的影响；探究缸内高压直喷式柴油微引燃lng发动机相关设计参数对发动机喷雾特性和着火特性的影响。

技术路线图

3. 研究计划与安排

第1周：查阅文献，完成文献综述和开题报告，并且上交翻译材料。

第2周：制作ppt，进行开题报告汇报。

第3-5周：学习converge软件并建立发动机仿真模型。

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献

[1] 吴齐伟. lng 用作汽柴油替代燃料的比较分析[j]. 上海煤气,2013 (5): 32-38.

[2] 雷伟, 甘少炜, 周国强, 等. 船用天然气发动机技术现状及发展[j]. 船海工程, 2014, 43(6): 110-112