汽车保有量的持续增大带来了严峻的能源和环境问题,严格的排放法规对内燃机技术（高效率,低排放）提出了更高的要求。以稀薄燃烧为代表的燃烧方式逐渐成为汽油机高效清洁燃烧的主要研究方向,稀薄燃烧能够有效的改善汽油发动机的燃烧效率,同时还能降低HC和CO排放,但汽油在稀薄极限条件下的火核形成难和火焰传播慢等问题限制了稀燃汽油机的发展。本研究将环己烷作为环烷烃的代表加入到汽油燃料替代物中,以满足燃料在稀薄工况下的物理化学性质需求,同时完善以往研究中多组分汽油燃料替代物中层流火焰速度预测的研究缺口。采用模拟仿真的计算方法研究了汽油燃料替代物化学动力学机理的着火燃烧特性,该机理可以耦合到三维计算流体力学进行缸内数值模拟计算,探究缸内温度场、压力场、放热率及排放问题。首先基于燃料的物化性质,将环己烷作为汽油组分中环烷烃的代表,以着火延迟时间为目标,使用考虑误差传递的直接关系图法、生成速率分析法和敏感性分析法简化了环己烷机理,得到一个包含81种组分和280个基元反应的环己烷简化机理;多种反应器的实验和预测结果表明,简化后的机理可以很好预测环己烷燃料的着火延迟时间、层流火焰速度及喷射搅拌反应器中氧化物种分布。氧化路径分析发现环己烷主要通过脱氢反应、加氧反应和直接开环反应进行消耗的;环己烷在低温阶段的加氧反应占主导地位,而在高温阶段,环己烷大分子直接开环分解反应表现出较大的反应速率。在此基础上,通过解耦的方法耦合了课题组前期构建的甲苯掺比燃料简化机理、Zheng的二异丁烯简化机理和上述环己烷简化机理。构建了一个五组分汽油燃料替代物化学动力学简化模型,其组分为正庚烷、异辛烷、甲苯、二异丁烯和环己烷,分别代表实际汽油中的直链烷烃、支链烷烃、芳香烃、烯烃和环烷烃,包含115种组分和414个基元反应。模型的计算值和实验值对比显示当前汽油燃料替代物机理能够很好预测稀薄和化学计量比工况下纯组分及其组成多组分混合物的着火延迟时间、层流火焰速度以及重要中间物种分布。对照真实汽油探讨了三组分、四组分和五组分汽油燃料替代物的着火延迟时间、层流火焰速度和均质压缩点燃发动机缸压曲线的预测情况,本研究构建的五组分汽油燃料替代物化学动力学模型具有较好的预测性能。利用新构建的汽油燃料替代物化学动力学机理分析了环己烷的加入对替代燃料着火、火焰传播以及均质压缩点燃发动机缸内燃烧特性的影响。随着环己烷在替代燃料中比例的增大,燃料的着火延迟时间在低温和高温逐渐减小,而在中温反应阶段,环己烷的加入抑制了替代燃料的负温度系数行为,并随着压力的升高而愈发明显。不同环己烷比例的替代燃料层流火焰速度具有相似性,微小的差异归因于随着环己烷的加入使得具有较大火焰速度的正庚烷比例也相应减小了。均质压缩点燃发动机试验表明,在较高的发动机转速下,包含环己烷的五组分替代燃料实现着火正时需要的进气温度更低,并且更加接近于真实汽油的缸内着火情况;由于环己烷的加入,导致了五组分燃料在着火正时的1,3-丁二烯和苯的浓度高于四组分燃料。