柴油-甲醇组合燃烧方式利用甲醇的高汽化潜热物理特性和燃烧反应的化学特性，能够达到同时降低柴油机碳烟和NOx排放的目的，而且热效率也能够得到一定程度的提高，是未来取代传统发动机燃烧方式最有前途的技术之一。本文基于柴油-甲醇组合燃烧概念，利用试验测试与模拟计算相结合的研究方法，对柴油-甲醇组合燃烧常规排放物碳烟和NOx的排放特性进行了深入的研究，揭示了甲醇燃烧对柴油燃烧的作用，同时对柴油-甲醇组合燃烧非常规排放物甲醛的排放特性进行了探索。 柴油-甲醇组合燃烧台架试验研究发现：柴油-甲醇组合燃烧方式对NOx排放降低幅度在30％左右，对碳烟排放的降低幅度在50％以上；当量比油耗比原柴油机低10％左右，有效热效率提高6％-11％。超载运行的能力较强，冒烟极限功率增幅较大；HC和CO排放通过后处理装置后大幅度减少。道路试验进一步说明其实际应用价值较大。柴油-甲醇组合燃烧发动机的甲醛排放研究结果表明：甲醇氧化的中间产物甲醛在排气中的含量大小是由其生成速率与消耗速率共同决定的；增压中冷后的组合燃烧排气温度升高，但甲醛的排放值却增大，表明增压带来的扫气作用导致未燃甲醇浓度的增加是甲醛排放增多的重要原因。 应用CHEMKIN软件对正庚烷和甲醇组合燃烧反应的化学动力学机理研究结果表明，甲醇抑制了正庚烷的低温反应过程，燃烧开始时刻后移，放热持续的时间减小，高温反应放热率大幅增加，这对中间产物甲醛的氧化极为有利。对低温反应的抑制作用主要是甲醇燃料汽化导致缸内温度降低较多，试验结果和计算分析表明柴油-甲醇组合燃烧非常规排放物甲醛能得到有效的控制。 综合考虑湍流混合与分子扩散的作用，本文提出了柴油-甲醇组合燃烧NOx生成的特征时间模型，它采用化学动力学时间尺度和湍流时间尺度来考虑化学动力学和湍流混合对NOx生成的影响，模型的计算结果和试验结果的对比分析表明，该模型能够较好地预测柴油-甲醇组合燃烧NOx的排放。 为了探索柴油-甲醇组合燃烧甲醇对柴油燃烧的影响，以找到碳烟排放减少的原因，本文通过修正广安博之的碳烟生成模型，提出了柴油-甲醇组合燃烧的碳烟排放预测模型，该模型能够很容易嵌入到KIVA-3V软件中，实现对柴油-甲醇组合燃烧发动机碳烟排放的预测。研究结果证明，该模型能够在宽广的工况范围内对柴油-甲醇组合燃烧发动机碳烟排放给出满意的预测。