1. 选题目的及意义：

我国正处于经济飞速发展时期，能源的消耗大幅度上升。石油匮乏问题以及环境污染问题是我国以及世界其他国家所面临的挑战。船舶柴油机的主要燃料是石油产品，而大气污染的主要污染源之一就是柴油机的排放。随着国际海事组织修改的《防止船舶造成空气污染规则》的实施，船舶柴油机的排放受到越来越严格的限制。按照MARPOL公约要求，2015年以后，在控制排放海域内船舶燃油的最大硫含量不得超过0.1％；在2020年1月1日以后，非排放控制区海域船用燃油的最大硫含量不能超过0.5％。 除了废气再循环技术、燃料脱硫处理、进气加湿和喷水技术完善柴油机的排放使其满足标准以外，采用可替代燃料成为了柴油机发展中越来越受关注的课题。

中国是一个“富煤、贫油、少气”的国家，石油是中国能源安全的核心。根据国家统计局发布的数据，2017年，中国原油表观消费量6.1亿吨，国内原油产量1.915亿吨，原油进口量4.196亿吨、出口量486.34万吨。我国原油对外依存度已经超过了68%，加上进口的石脑油和液化石油气等折算值，有专家认为，2017年中国石油对外依存度已升至72.3％。目前国内已探明的石油总储量约1000亿吨，天然气总储量约50万亿立方米，煤炭储量为45521亿吨。在我国能源探明储量中，煤炭占94%，石油占5.4%，天然气占0.6%。2015年，中国一次能源消费结构中，煤炭、石油和天然气分别占63.8%、18.0%和5.9%；非化石能源消费占比为12.3%，其中水能、核能和其他可再生能源分别占8.7%、1.3%和2.3%。以上数据说明我国是以煤为基础能源的国家，因此国家制定了“节约优先、立足国内、煤为基础、多元发展”的能源方针。

目前，我国和世界其他国家所使用的燃料是柴油、天然气、液化石油气为主。而天然气（C1、C2)、液化石油气(C3、C4)同时非常宝贵的化工原料，深加工后的附加值很高能合成甲醇、烯烃等化工原料，将其作为普通燃料烧掉是对有限资源的浪费。液态轻烃燃料就是碳、氢两种元素以不同的比例混合而成的一系列物质其中较轻的部分。近年来，我国经济高速发展对能源的紧迫需求使轻烃的利用价值再次被关注 。2003年，国家发改委 、财政部 、国家税务总局将轻烃列入《资源综合利用目录》，2005年又将轻烃列为《国家鼓励发展资源综合利用和环境保护技术》的重点工程。液态轻烃（C5-C16)主要以戊烷和己烷为主。戊烷的闪点为—40℃，属于低闪点的液体，在运输及存储过程中需特别预防其发生火灾的危险性。戊烷的自燃点为475℃，环己烷为260℃，所以在运用于柴油机时需要引燃或者气化压燃。轻烃燃料的排放较清洁、经济性良好、动力性好、燃烧平稳，因此轻烃燃料特别适合作为柴油的替代燃料。轻烃作为柴油发动机的替代燃料，具有较好的兼容性，对柴油机的改动小，而且轻烃燃料来源广泛：从天然气和油田气中凝析、炼油厂的分馏、石油炼厂的塔顶油、催化重整油以及溶剂油厂的直馏馏分^[4]，排放清洁，产生的NOx理论上较传统柴油发动机少，但轻烃燃料的爆炸极限基本接近液化石油气所以在燃料运输和存储方面需要进行防火处理。

轻烃燃料的粘度低，在没有大量研究的情况下，直接应用于柴油发动机，其对供油系统的影响还不清楚。所以轻烃混合燃料船舶发动机目前在国内还未大规模普及发展应用，轻烃混合燃料在发动机应用上还存在问题：与传统柴油机燃料相比，轻烃燃料的粘度低，应用于柴油机时对供油系统柱塞偶件、出油阀偶件可能会造成影响；轻烃的发热值比柴油高，其燃烧时对燃烧室热负荷的影响也不确定。本文通过设计轻烃混合燃料发动机供油系统可靠性试验，重点研究轻烃、柴油混合燃料在供油系统试验时对喷油器、喷油泵中的偶件影响情况，分析轻烃混合燃料在柴油发动机供油系统应用上对柱塞偶件、出油阀偶件以及针阀偶件的影响。

2.国内外现状

国内轻烃燃料的研究一般多用于轻烃制气，通过将轻烃气化，再供给到各个用户。中国农村能源行业协会新型液体燃料及燃具专业委员会的张榕林分析出轻烃混合燃气供气系统具有投资少、建设周期短、建站灵活、占地面积小等特点。由于预混了空气、燃烧完全并提高了燃气的燃烧效率,降低了日常燃气使用费用。因此具有明显的社会效益和经济效益。轻烃混合燃气是现有城市燃气的一种补充。

在汽车应用领域，用化工副产品“ 轻烃”作为汽车绿色替代能源的技术已经开发成功，其核心技术是在原轻烃中微量添加深圳市日研科技有限公司生产的称为“油公核磁共振传递剂”的燃油添加剂。对于重组分较多的轻烃，通过添加“ 油公”后可直接供车用。

轻烃混合燃料能否在船舶发动机上应用的关键之一是发动机供油系统的可靠性，而发动机的供油系统是发动机的重要组成部分，其功能是定时将定量定压的燃油在压缩冲程末期喷入气缸。江西理工大学的陈佳对柴油机燃油系统可靠性多状态进行分析，利用马尔科夫模型对柴油机供油系统进行建模，获取了系统处于各个状态的概率函数，通过建立负效用函数和维修费表达式，获取系统的最佳维修周期时间。

太原理工大学的郭增杰对二甲醚柴油混合燃料在柴油机供油系统上进行实验，总结柱塞偶件的磨损对柴油机供油系统的影响：柱塞偶件磨损后会使柱塞的密封性大大下降，柱塞偶件径向漏油增加，循环供油量的减小，喷油压力的降低，喷油始点延迟和喷油持续期的缩短，从而使柴油机怠速稳定性下降，启动困难并且燃烧恶化功率下降。

因为目前大多数能源资源都依赖于矿物燃料，而这些燃料的可用性是有限的。尽管传统液体石油燃料仍将主导未来50年的运输燃料，但能源安全和减少温室气体排放的担忧导致了其他新型能源的使用量增加。