天然气作为化石能源近些年来才备受关注,被认为是未来最具应用前景的内燃机替代燃料之一。天然气作为发动机燃料有其独特的优势:燃烧清洁排放低、储量丰富价格廉^[1]。但天然气也存在着比体积能量密度低、火焰传播速度慢等缺点,这导致了自然吸气天然气发动机普遍存在动力性不足、整机热效率较低等本质问题。优化天然气发动机缸内燃烧有望解决这些问题,因此研究优化天然气发动机缸内燃烧,提高天然气发动机热效率、改善整机有害污染物排放,以缓解能源危机、降低环境污染。缸内热化学燃料改质（TFR）燃烧模式是在发动机其中一缸额外添加燃料浓燃以实现燃料改质,生成含有较多氢气、一氧化碳的改质气,再将生成的改质气引入各缸以优化各缸燃烧的新型燃烧模式。本文基于一台四缸、气道喷射、涡轮增压、点燃式天然气发动机,研究加浓燃料特性对天然气发动机热化学改质燃烧模式的影响规律。在第四缸进气歧管处加装加浓燃料喷嘴（包括液体燃料喷嘴和气体燃料喷嘴）,并将第四缸排气经中冷后引入进气总管后平均分配到各缸。本文研究了不同碳-羟基比醇类中的甲醇、乙醇,羟基异构醇类中的正丙醇、异丙醇,不同活性燃料正庚烷、异辛烷加浓对点燃式天然气发动机整机性能的影响。研究结果显示,不同碳-羟基比醇类中的甲醇、乙醇加浓时,发动机经济性和排放性均优于甲烷加浓时的情形,且甲醇加浓时整机性能优于乙醇。甲醇加浓时,整机气耗降低,富燃极限拓宽,可以进一步加浓以降低一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物排放,同时甲醇加浓时整机稳定性显著改善。羟基异构醇类中正丙醇、异丙醇加浓条件下的整机比气耗、整机碳氢化合物排放、整机氮氧化合物排放较天然气加浓略好,但羟基位置对其性能影响较小。同时研究了高活性燃料正庚烷和低活性燃料异辛烷加浓对点燃式天然气发动机整机性能的影响。结果显示,正庚烷和异辛烷加浓时的整机稳定性、经济性、排放性均优于甲烷加浓,且正庚烷加浓时的整机稳定性和经济性优于异辛烷加浓。最终发现羟基异构对整机性能影响较小,而碳-羟基比、燃料活性对整机性能影响较大。较低的碳-羟基比燃料甲醇促进了改质缸氢气、一氧化碳的生成。对于稳定性而言,较低碳-羟基比甲醇和高活性正庚烷加浓改善了整机稳定性,丙醇羟基位置异构对整机稳定性影响较小。对于比气耗而言,碳-羟基比较低甲醇和高活性正庚烷加浓时的整机经济性优化。对于整机排放而言,液体燃料加浓可显著降低NOx排放,THC、CO排放降低不显著。甲醇可以通过较大程度加浓以同时降低NOx、THC、CO排放。