20世纪70年代后期,Onishi提出了一种新型的燃烧方式——均质预混合压燃(Homogeneous charge compression ignition ,HCCI),由于HCCI燃烧在内燃机节能和降低排放方面的巨大潜力,在20世纪90年代后期,它引起了全世界内燃机界的高度关注,认为是满足未来严格排放法规的重要技术手段,是内燃机燃烧技术的重大进步。但是HCCI燃烧着火点难于控制,易失火或爆震。本论文根据燃烧化学和燃油添加剂在燃烧中分解产生的物种和自由基,研究利用添加剂改善HCCI发动机低负荷易于失火的理论基础和技术路线,同时研究HCCI低负荷着火机理,寻找改善低负荷着火的自由基,筛选优化能产生该自由基的添加剂,以及设计添加剂的化学结构,合成更有效的添加剂。此外,我们设计了质谱为检测器的燃油(含过氧化物添加剂)的均相受热燃烧(分解)实验,实验结果表明:过氧化物类添加剂能有效改善燃料着火能力,添加剂起作用的有效温度范围为500K～900K。实验结果与发动机试验结果有很好的一致性,表明我们设计的实验是研究和筛选HCCI燃料添加剂的一个简便可靠的方法,为今后这一领域的研究提供了一个快速和有力的工具。进一步研究了燃油添加剂的作用机理,选择不同类型的过氧化物添加剂和同一类型不同结构单元的过氧化物添加剂进行均相受热燃烧实验,结果表明,改善着火能力的大小与活性自由基的数量和自由基的种类有关,甲基自由基和乙基自由基等活性自由基是改善HCCI发动机低负荷着火的关键组份,其数量与改善着火能力成正比。对于HCCI发动机的高负荷抗爆问题,我们分别采用了单一抗爆剂和油包水型微乳燃料进行HCCI发动机抗爆性能试验,结果表明,单一抗爆剂能改善HCCI高负荷抗爆性能,但也抑止了低负荷着火;微乳化燃料不仅能改善高负荷抗爆性能,而且不影响低负荷着火。