1.目的及意义（含国内外的研究分析）

1.1研究课题的目的及意义

天然气作为汽车燃料，相对于石油具有资源丰富、价格低廉、燃

烧排放污染少等明显优势，是目前最具有推广价值的汽车燃料之一。

在现阶段来看，天然气是一种理想的替代燃料，可以满足工业发展对于能源的大量需求，同时可解决居民生活用燃料与交通用燃料的紧缺和高污染问题，同时政府也积极鼓励燃气汽车的发展，它能够达到人们对发动机替代燃料所预期的期望^[1]。有关研究人员预测二十一世纪天然气将在众多能源中扮演重要角色，将作为车辆发动机燃料日益受到重视，天然气汽车将迎来黄金发展的时期^[2]。但是目前制约天然气汽车发展的问题体现在发动机功率低、加气体系不完善等方面，主要问题之一是加气站建设滞后^[3]，尤其是天然气加注站点布局还难以满足汽车加气要求，站点间距存在空档，造成汽车加气不方便、效率低等问题^[4]。CNG(Compressed Natural Gas)双模发动机是将多缸发动机中的一缸或多缸改装成压缩气缸，利用其余正常工作的气缸作为动力，使天然气汽车具有将民用低压管道天然气向车用储罐加注燃料的能力^[5]。本课题旨在双模NGV充气方法基础上寻求一种缩短充气时间的优化计算。

1.2.1 天然气汽车的研究现状

（1）国外研究现状

二十世纪三十年代初，第一辆NGV出现在意大利，人们对于NGV的研究拉开了序幕^[6]。但是，在将近半个世纪的时间里，NGV的发展却停滞不前，并没有取得预期的效果；阻碍NGV发展的最大的障碍是当时制造业工艺技术的限制、电控行业的落后及天然气开采量较低等因素，这种问题的困扰却没有一直持续下去^[7][8]。

在19世纪80年代，由于世界石油危机的出现，使得许多科学家尝试用一种新型能源来代替石油以缓解资源危机^[9]，这又使得天然气汽车回到了人们的研究视线里^[10]；伴随着电子控制方向的技术突破，使得NGV得到了高速的发展^[11]，满足了人们对于环境保护、经济适用性条件等各种要求^[12]。美国的底特律柴油公司在改装的双燃料发动机上应用了电子控制天然气在气缸内喷射系统^[13]。日本本田公司在一台汽油机上进行改装，开发了专用压缩天然气发动机，它增加了电控多点进气口顺序喷射系统，同时对进气歧管和排气系统进行改进，该发动机低速时功率与原汽油机相当，最大功率则超过原汽油机^[14]。

（2）国内研究现状

我国对于NGV的探索始于二十世纪六十年代，到八十年代末我国才开始对NGV进入全面深入研究，当时从新西兰进口一批关于天然气汽车改装零件，此后天然气汽车在我国得到了迅速发展，以天然气为燃料的公交车在国内的多个城市中率先使用，并取得较好的效果^[15][16]。虽然我国发展较快，但在天然气发动机技术上与国外还有不少差距，目前国内不少学者和企业正投身于发动机的研发中，逐步摆脱对国外技术的依赖^[17]。