煤基燃料聚甲氧基二甲醚（PODE）和甲醇作为内燃机替代燃料,因含氧量较高且性能优异,受到国内外学者的广泛研究。由于两种燃料性质截然不同,一种以缸内直喷PODE引燃进气道预混甲醇的双燃料燃烧模式逐渐备受关注,可以实现缸内低温预混燃烧,有效改善发动机燃烧过程和排放特性。在大负荷下,PODE/甲醇双燃料燃烧模式面临着甲醇自燃而导致爆震产生的风险,发动机运行负荷范围难以进一步拓展,这类异常自燃现象发生的边界条件以及对发动机性能的影响缺乏系统研究。本文通过台架试验研究了PODE/甲醇双燃料燃烧特性和甲醇自燃的边界条件,并在此基础上数值模拟了热力学参数对缸内甲醇自燃特性的影响以及甲醇自燃对双燃料发动机性能的影响。研究结果表明:（1）在高负荷下,甲醇比例提高使双燃料模式的滞燃期逐渐延长,最大缸内压力和放热率上升,缸内燃烧过程得到优化,有效热效率在甲醇比例40%（M40）的轻微爆震工况下提升至42.1%。在中低负荷下,较大的甲醇比例使得燃烧始点（CA10）和燃烧放热重心（CA50）严重推迟,缸内燃烧过程变得不稳定;在小负荷M40的部分失火工况下,有效热效率降低至23.2%,有效燃油消耗率增加至556.1 g/（kW·h）。喷油时刻和进气温度显著影响双燃料缸内燃烧过程,随着喷油时刻的推迟,CA10和CA50逐渐滞后且两者循环变动率在较晚喷油时刻下增大,发动机燃油经济性发生严重恶化;当喷油时刻为-0.5℃A ATDC时,有效热效率下降至35.6%;随着进气温度的升高,滞燃期缩短,缸内压力峰值和放热率峰值也逐渐上升,有效热效率提高,当进气温度超过60℃时,甲醇在上止点附近发生提前自燃现象。（2）相较于进气压力,进气温度是影响甲醇自燃的关键因素。随着进气温度的升高,甲醇自燃时刻逐渐提前,缸内压力峰值和缸内温度峰值也逐渐增加,自燃强度和爆震强度增加。当甲醇当量比从0.03上升至0.19时,甲醇自燃始点逐渐提前,缸内压力峰值和缸内温度峰值急剧上升,伴随着甲醇氧化过程中OH自由基生成量的增加,放热率峰值也显著上升,自燃强度和爆震强度增加。在进气温度120℃、进气压力2.1 bar和甲醇当量比0.19条件下,甲醇在-5℃A ATDC处发生自燃现象,振动强度RI高达11.3 MW/m~2,缸内发生爆震现象。（3）在双燃料燃烧模式下,甲醇自燃显著提高了PODE燃烧前的缸内压力和温度。随着甲醇比例的增加,燃烧压力峰值逐渐上升,缸内高温区域减少,同时CA50逐渐提前,燃烧持续期缩短。甲醇提前自燃使得CO和HC排放显著增加,NOx排放整体呈下降趋势,C2H2和C2H4排放也增加。适度甲醇自燃使得双燃料发动机更加经济和高效。与纯PODE燃烧工况相比,在甲醇比例为51.95%条件下双燃料甲醇自燃工况的缸内压力峰值上升了0.5 MPa,CA50相位提前至4.2℃A ATDC,CO和HC排放分别增加了2.1倍和9.4倍,NO排放量降低了43.9%,有效热效率可以达到46.2%。