冷起动过程中，由于排气温度不高，尾气后处理系统不能正常工作，转化效率低，其在工况法中的排放贡献最大，所以欧Ⅲ以上的排放标准都包含低温冷起动排放测试。试验研究表明排放测试中50％～80％的HC和CO排放都是在冷起动过程中产生。首循环燃烧对于冷起动整体排放非常重要，首循环失火将产生大量HC排放，并影响后续循环的燃烧稳定性。LPG作为一种清洁替代燃料，在国内外都有广泛的应用，特别在国内清洁汽车示范城市的市内出租车中更为突出，研究其在冷起动过程中的燃烧和排放特性是很有必要的。本文结合国家自然科学基金项目“液化石油气(LPG)点燃式发动机冷起动过程燃烧排放特性与控制策略研究(50376034)”，和“十五”国家清洁汽车关键技术研究开发及示范应用项目“电控喷射LPG摩托车的开发与关键技术攻关(2003BA408809A)”，采用瞬态测试手段，基于循环控制方法着重研究了LPG点燃式发动机冷起动首循环燃烧与瞬态排放特性。 使用Cambustion fNO<,x>400瞬态NO分析仪研究了LPG发动机冷起动首循环及暖机过程瞬态NO排放特性，提出并验证了采用瞬态NO<,x>排放临界值8～10×10<-6>作为首循环或工作循环着火判据的新方法。试验结果表明冷起动首循环瞬态NO排放随过量空气系数变化分别经历了3个变化阶段：稀燃区内NO排放急剧上升至最大值；浓燃区NO排放缓慢下降；过渡区域NO排放急剧下降。相同点火角和混合气浓度时，NO排放随缸内最高爆发压力的升高而增加。冷起动暖机过程瞬态NO排放主要集中在初始几个循环中，后续循环瞬态NO排放逐渐降低。混合气浓度保持不变时，瞬态NO排放随点火角的提前而增加。 使用HFR500瞬态HC分析仪详细研究了LPG发动机冷起动首循环瞬态HC排放及进气道燃料输运特性。试验确定了冷起动首循环失火与正常着火循环瞬态HC排放8倍以上的定量关系，验证了冷起动首循环的可靠着火是影响发动机冷起动整体HC排放的关键之一。试验结果显示随着过量空气系数的变化，冷起动首循环瞬态HC排放可在一个较宽的混合气浓度范围内平缓变化，并稳定在较低的排放水平。当首循环混合气浓度过浓或者过稀时，瞬态HC排放均急剧增加。混合气浓度固定时，首循环瞬态HC排放随点火角度的推迟，其变化规律为先增加再减少，点火角度推迟到燃烧极限后，缸内失火发生。试验发现，在气态燃料进气喷射时，仍存在一定比例的燃料不能进入缸内，而是残留在进气道内影响后续循环燃烧。LPG发动机冷起动首循环进气道残留的HC浓度，随燃料喷入量的增加而增大；而残留比例却随燃料喷入量的增加而减少；本文试验条件下，进气道燃料残留的比例在6％～15％之间。通过改变发动机火力岸间隙的方法研究了火力岸间隙对LPG发动机HC排放的影响。试验结果表明，在冷起动首循环情况下混合气浓度处于稀燃区时，增加50％的火力岸间隙体积，HC排放平均升高了25％；当混合气浓度处于稳定燃烧区域时，增加50％的火力岸间隙体积，HC排放平均降低了32％；当冷起动首循环混合气浓度处于浓燃区时，火力岸间隙体积增加50％，HC排放平均提高了18％。 基于瞬态HC排放的试验结果和双区燃烧模型，建立了LPG发动机火力岸间隙未燃HC排放的模型。燃烧模拟的缸压曲线与试验数据基本吻合，验证了燃烧模型的有效性。HC排放模拟结果与瞬态HC试验数值比较接近，说明该模型具有较好的适用型。该模型可以描述缸内未燃HC的生成过程，定性的说明缸内燃烧各参数与HC排放的关系，模拟结果表明缸压峰值时刻火力岸间隙内未燃HC浓度对于最终HC排放有重要影响。