文 献 综 述

二甲醚HCCI发动机和传统的汽油发动机一样，都是向气缸里面注入比例非常均匀的空气和燃料混合气，传统的汽油发动机通过火花塞打火，点燃空气和燃料混合气产生能量^[1]。但HCCI发动机不同，它的点火过程同柴油发动机类似，通过活塞压缩混合气使之温度升高至一定程度时自行燃烧。^[2]随着我国经济的迅速发展能源问题日益凸显，过捏能源已经远远不能满足经济快速发展的需要，从而使用新型能源已经是迫在眉睫的事了。二甲醚具有稳定性，无腐蚀性，无致癌性，几乎无毒等性质。它的基本物理化学性质与液化石油气很相似，可应用现在比较成熟的液化石油气储藏和供应方式。二甲醚的沸点很低，在气缸内更容易与空气混合，有助于混合气的形成与燃烧，从而缩短点火延迟期，使柴油机具有更好的冷启动性能。^[3]而二甲醚均质充量压缩燃烧发动机以其良好的着火性能和超低的nox碳烟排放得到了广泛研究。将二甲醚（DME）用作HCCI发动机的燃料，将会得到更加好的燃油经济性和更低的排放。^[4]

在20世纪70年代后期提出并开始研究的，在20世纪90年代后期引起了全世界的高度关注，被认为是满足未来严格排放法规的重要技术手段。^[4]1983年Najt和Foster在4行程柴油机上的研究指出，HCCI燃烧看成仅受化学反应动力学控制，瑞流混合作用对燃烧过程的影响非常小。^[5]二甲醚是一种能从煤，天然气和生物至中制取的气体，能够实现发动机高校，超低排放几乎为零。^[6]国内外关于二甲醚作为作为柴油你代用燃料的研究是近几年才发展起来的，由于DME具有饱和蒸气压高，沸点低，易压燃及混合气形成容易等特性，因此开展微型动力装置采用二甲醚燃料特性的研究分析具有重要应用价值。^[7]二甲醚的燃烧具有低温反应，负温度系数区，甲酸生成与消耗过程，高温反应等特征，而且与Curran等提出的详细机理的计算结果比较温和，表明其适用于二甲醚均质燃烧过程的模拟计算。^[8]想要验证就先得构建简化机理然后验证简化机理。我们要从量比的影响，进气温度的影响，压缩比的影响等多方面研究。^[]最后得出结论总结出二甲醚的优点。能源和环境的压力的日区增大使我们研究清洁能源变得非常重要。二甲醚就是一种有广泛应用前景的清洁燃料，被认为是压燃式发动机的理想替代原料和燃料添加剂。^[10]现在对二甲醚火焰结构和反应机理的研究也开展了很多。实验在中国科学技术大学同国家辐射实验室与火焰试验站完成。^[11]采用了低压预混燃料装置并结合反射式飞行时间质谱仪分别对燃料-氧气当量比为0.8,1.0和1.5的DME/02/AR火焰进行了分析。得出结论随着当量比的增大，火焰主反应区厚度增大，火焰中氧气与二氧化碳的摩尔分数比也逐渐增大。^[12]甲醛和甲基是DME燃烧过程中最主要的中间物种，随着当量比的增大，中间物种的浓度逐渐增大，且其浓度峰值朝远离燃烧炉表面的方向移动。DME的脱氢产物甲氯甲基极不稳定，在火焰中一经生成就马上被消耗，而在混合气和化学当量比条件下，一部分甲氯甲基会发生加氧反应而被暂存起来。^[13]

HCCI燃烧的优点在于它可以同时保持较高的动力性和燃油经济性，同时降低NOX和PM17和可以简化发动机燃烧系统和喷油系统的设计^。[14]由于采用均质燃烧混合气，保持了原汽油机升高率高的特点；另一方面，它取消了节流损失，设计的压缩比高，采用多点同时着火的燃烧方式使得能量释放率较高，接近理想的等容燃烧，热效率较高，保持了柴油机部分荷载下燃油经济性好的特点。^[15]DME HCCI发动机可以无烟排放，由于燃烧温度低，可以有效抑制NOX排放，同时又明显的两阶段放热特征，燃烧持续期很短。研究DME HCCI发动机是为未来着想是迫在眉睫的。我们可以通过单区模型和多区模型进行HCCI发动机数值模拟。^[16]

总之，HCCI技术商业化仍需时日，未来可能采用双燃烧模式，即启动和大负荷时用点燃或压燃，怠速和部分负荷时采用双燃烧模式。这种双燃烧模式发动机如果再结合EGR,则NO_X,PM,UHC和CO排放很低。由于采用均质燃烧混合气，保持了原汽油升功率高的特点；另一方面，它取消了节流损失，设计的压缩比高，采用多点同时着火的燃烧方式使得能量释放率较高，接近理想的等容燃烧，热效率较高，保持了柴油机部分负荷下燃油经济性好的特点。

单区模型：由于HCCI具有均质分布式燃烧特点，故其采用单区模型的计算结果必然要比一般柴油机或汽油机的零维计算来得准确，这也是单区模型得到广泛应用的原因之一。^[17]通过数值模拟，人们主要解决两个问题;HCCI发动机着火的详情和各种因素对HCCI着火和燃烧的影响。总体上看单区模型具有预测HCCI燃烧过程的能力，但是它对燃烧持续期，最高爆发压力和燃烧效率预测误差较大，同时也不能计算CO和HC排放，这是由于单区模型将整个气缸视为均匀场所带来的缺陷。^[18]

多区模型：一般包括四种区域，以燃烧室为中心向外，依次为内核区、外区、边界层区一级活塞与缸套之间的缝隙区。多区模型中标不存在空间坐标，因而对各区不需要也不可能有几何形状的描述。他们具有一定的体积、质量和各热力学参数。多区模型能提供单区模型不能提供的各种信息但是对HC和CO预测不是特别准确。^[20]

参考文献

[1]贾明;解茂昭;;HCCI发动机燃烧多维数值模拟(Ⅰ)#8212;#8212;模型的建立和比较[J];内燃机学报;2007年01期