二甲醚／甲醇混合燃料燃烧数值模拟研究

董兆晨，王柏超，田敏

（1.长安大学汽车学院，陕西 西安 710064；2.陕西重型汽车进出口有限公司，陕西 西安 710200）

前言

目前热效率最高的热力动力机械依然是各类内燃机，但是一方面，内燃机消耗相当多珍贵的化石类能源[1]，另一方面，内燃机的使用是大气污染与全球能源消耗的原因之一[2]。

研究[3-4]发现与传统内燃机燃烧方式相比，均质充量压缩燃烧技术（HCCI）因其在降低排放和内燃机节能方面具有巨大潜力从而成为全球内燃机界广泛关注的焦点。

本文利用CHEMKIN化学反应动力学模拟软件对DME/甲醇混合燃料HCCI进行数值模拟，分析其影响因素。重点研究燃料掺混对DME/甲醇混合燃料HCCI燃烧特性的影响规律。

1 燃料特性分析

研究[5]表明，甲醇/乙醇和汽油/PRF相比，甲醇/乙醇混合燃料可以在更大范围的化学当量比和废气再循环（EGR）率下确保发动机的正常运行。即使当EGR很大时，甲醇也不会燃烧，但是当它处于稳定的工作范围时，会有大量的部分燃烧。研究发现[6]燃烧 DME燃料可以作为清洁替代燃料使用，从而达到柴油机高效，低噪，低排放的效果。图1为DME燃烧过程氧化反应流程图。

图1 DME 燃烧过程氧化反应流程图

相关研究表明[7-8]，DME/甲醇掺混燃烧性能、排放性能与燃料的混合比例、过量空气系数等有关。

2 方法

本文所用的IC Engine模块功能主要是解决发动机中着火及燃烧的问题以及做模拟HCCI燃烧的计算。做如下假设：

（1）燃烧室内质量恒定，且整个燃烧室为绝热系统。

（2）混合气体的组分均为理想气体，在不计混合气体的动能和势能的前提下，各组分参数只与气体温度、气体成分有关。……