传统柴油机燃烧属于一边混合一边燃烧的扩散燃烧,由于油气混合不均匀,燃烧室内存在大量局部过浓和局部高温区域,导致NOx和碳烟的排放较高。低温燃烧(LTC)如均质混合压燃(HCCI)、预混合压燃(PCCI)等能同时降低NOx和碳烟且保持足够高的热效率,成为研究的热点。然而,低温燃烧存在燃烧相位和燃烧速率不好控制,运行工况范围过窄等缺点。全可变气门机构由于能够连续改变有效压缩比(ECR),控制压缩行程的压力和温度,对燃烧相位进行控制,此外全可变气门机构还有利于增大输出功率,在柴油机上的应用越来越广。在一台SD2100TA柴油机上安装了自主开发的全可变液压气门机构,采用进气门早关(EIVC)的方式对进气量和有效压缩比进行调节。该全可变气门机构可实现进气门最大升程、开启持续角和进气迟闭角连续可变。主要研究工作如下：(1)研究了进气门早关对自然吸气柴油机进气燃烧性能的影响。随进气门关闭时刻(IVC)的提前,过量空气系数和有效压缩比降低,压缩终点压力和温度下降,滞燃期延长,着火推迟,预混燃烧比例上升,扩散燃烧比例下降,由于工质总热容降低,燃烧后的缸内工质温度增加,导致排气温度显著提高；在保持指示热效率基本不变的前提下,EIVC可以有效的降低缸内峰值压力。在1650r/min、 IMEP为0.64MPa工况点,当IVC从30。CAABDC提前到-50。CAABDC时,峰值压力降低了26%(2)研究了进气门早关对柴油机燃烧循环变动的影响。随着IVC提前,ECR降低,燃烧始点推迟,最高燃烧压力降低,最高燃烧压力对应的曲轴转角推后；当ECR为13时,出现最大燃烧压力低于上止点压缩压力的现象,甚至出现燃烧压力曲线形不成极值点的情况,导致燃烧循环变动率显著增大：增压匹配EIVC降低爆发压力和燃烧温度时也会出现燃烧循环变动增大的趋势；在相同的IVC条件下,过量空气系数越大,混合气浓度越低,燃烧循环变动率也越大。进一步研究表明,EIVC导致的燃烧循环变动问题与燃烧发展期密切相关,燃烧发展期越长,使燃烧重心偏离上止点越严重,导致燃烧循环变动率越大；根据燃烧发展期的增大量,适当增大供油提前角,可显著降低燃烧循环变动率,提高指示热效率。(3)从理论和试验两方面分析了EIVC匹配增压中冷时在拓宽柴油机负荷方面的潜力。EIVC使示功图上的压缩线向下发展,膨胀线向上发展,示功图越来越胖。在不超过发动机机体承受压力极限值前提下,分别研究了进气量不变和过量空气系数不变时负荷增大幅度。(4)在不同IVC下对汽油/柴油体积掺混比分别为30%、50%混合燃料的放热规律进行了研究。结果表明,EIVC和增大汽油比例均会延长滞燃期,使得油气混合均匀,CA10和CA50推后；随着IVC的提前,不同汽油掺混比下混合燃料的放热率峰值均呈现先增大后减小的变化规律,CA10-CA50燃烧持续期减小,排气温度增加,燃烧循环变动逐渐增加。随着汽油掺混比增加,放热率峰值增加,峰值压力先减小后增大,排气温度减小,在原机配气相位附近燃烧循环变动基本不变。当IVC提前至-49。CA ABDC时,汽油掺混比越大,燃烧开始变得困难,放热率峰值出现转折点。在500%汽油掺混比,IVC为-58。CA ABDC时,出现明显的冷焰反应阶段。