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均质充量压缩着火HCCI燃烧技术是近年来发展起来的一种可以同时降低NOX和碳烟排放的新型高效燃烧方式。但是,相对传统燃烧模式,HCCI燃烧面临着火时刻和燃烧速率控制等诸多问题,在其实用化过程有待进一步深入研究。为此本文依据燃料设计的概念,尝试解决HCCI着火燃烧和排放控制问题。由于HCCI燃烧主要受化学动力学控制,研究碳氢燃料特别是参比燃料的化学动力学反应,有助于理解燃料性质对HCCI着火与燃烧的影响与控制。本文首先采取数值模拟方法,研究了一定进气温度和燃空当量比条件下的纯正庚烷和纯异辛烷的HCCI燃烧的差别性及其原因。在此基础上,研究了不同固定配比的异辛烷/正庚烷混合参比燃料在一定进气温度和当量比条件下的HCCI燃烧规律及其相关产物产生历程。结果发现,高辛烷值燃料异辛烷和高十六烷值燃料正庚烷的混合能够有效控制HCCI燃烧相位和燃烧程度。为此,本文选用CA498柴油机作为原型机,改造建立单缸HCCI燃烧试验平台,利用独立的机械泵供油系统实现第四缸的固定配比混合燃料进气道预混合HCCI燃烧。对不同固定配比的异辛烷/正庚烷混合参比燃料HCCI燃烧与排放特性进行了详细试验研究,进而得到不同混合参比燃料的运行范围。结果发现燃料性质可以控制HCCI低温反应进而影响整个HCCI燃烧与排放特性。但高辛烷值燃料或者高十六烷值燃料,其HCCI燃烧排放控制都有一定难点,主要体现在高辛烷值燃料不容易压燃,在低负荷时着火性差,排放恶化;而高十六烷值燃料具有良好的低温自燃着火特性,低负荷工况有良好的燃烧特性和排放特性,但是大负荷下着火时刻提前,容易爆震。就高辛烷值燃料HCCI燃烧排放控制的问题,基于燃料设计的思想,本文进一步研究了着火促进剂对高辛烷值燃料的HCCI着火性能的改善及其低负荷运行区域的拓展,试验研究了在添加少量的DTBP条件下,高辛烷值混合燃料PRF80的HCCI燃烧、排放和运行范围的变化,结果发现采用少量比例DTBP的添加,使高辛烷值燃料的HCCI低温反应改善,燃烧相位提前,特别是提高了低当量比条件下的高温燃烧放热速率,显著地拓展高辛烷值燃料的低负荷运行区域,HCCI燃烧的HC和CO排放显著改善。就高十六烷值燃料HCCI燃烧排放控制的问题,基于燃料设计的思想,本文进一步研究了高辛烷值抗爆含氧燃料的添加对高十六烷值燃料HCCI燃烧控制作用,探讨了正庚烷添加不同比例的MTBE、乙醇和甲醇的混合燃料燃烧与排放特性,继