重型柴油机在可预见的未来仍将是各种动力装置的主要原动机,高效、清洁一直是重型发动机的研究主题,随着内燃机新型燃烧模式和技术的快速发展,热效率和尾气排放已经显著改善。但近年来,随着人们对雾霾的关注和国VI法规对颗粒数限值的实施,如何有效控制颗粒物排放成为国内外研究者的重要议题。本文基于重型单缸热力学发动机平台,采用试验研究的方法,在中等转速低负荷工况（1200r/min,IMEPg～0.5 MPa）研究了空气稀释、废气稀释及喷油策略对燃烧过程、有害排放物和指示热效率的影响,在此基础上重点分析了颗粒物数量、数量-粒径分布区间、核膜态和积聚态颗粒物数量/质量占比及几何平均直径。此外,研究还发现预混燃烧可以显著降低颗粒物排放,因而进一步开展高辛烷值的汽油燃料采用进气道喷射方式,探索汽油均质压燃在降低颗粒物排放的潜力。本文研究了柴油的三种燃烧模式,分别为早喷预混燃烧（PPCI）、扩散燃烧（DC）和晚喷预混燃烧（MK）。在不同燃烧模式下,空气稀释可以显著提高指示热效率（ITEg）,同时大幅降低HC、CO、NOx和soot排放;采用废气稀释对PPCI和DC燃烧模式具有提高热效率的潜力,不仅降低NOx排放,还可降低PPCI及DC燃烧模式下的soot排放,但会使HC、CO排放增加;提高喷油压力导致PPCI燃烧模式下的ITEg降低,CO与HC排放升高,而使DC和MK燃烧的ITEg增加,HC、CO及soot排放降低;随着喷油定时的推迟,PPCI燃烧模式下的ITEg呈先降低后升高,在-20°CAATDC时喷油时,ITEg最高约为43%,而DC与MK燃烧模式下的ITEg呈先升高后降低的趋势。颗粒物数量特性方面,提高空气稀释率,PPCI与DC燃烧模式下的颗粒物数量浓度（PNC）整体下降,MK燃烧模式呈先升高后降低的趋势。PPCI燃烧模式下,随空气稀释率的增加,NM-PNC占比先升高后降低,MK燃烧模式下NMPNC下降。提高废气稀释率,PPCI燃烧模式的PNC降低,而MK与DC燃烧模式的PNC都升高。随废气稀释率的增加,PPCI与DC燃烧模式的NM-PNC占比下降,MK的NM-PNC占比升高。颗粒物质量特性方面,在各种影响因素协同作用下,DC与MK燃烧模式NM-PNC占比都小于10%,大部分工况甚至小于1%;而PPCI燃烧的NMP的质量具有一定的占比,基本在10%以上,最高接近50%,但PPCI燃烧下的颗粒物质量浓度（PMC）远小于DC与MK燃烧模式。由上述研究结果可知,一定的预混比例可以显著降低颗粒物排放,为进一步研究高预混比例、甚至均质充量压燃对颗粒物排放特性的影响,本研究采用高辛烷值的汽油以进气道喷射方式形成均质混合并压燃,探究均质充量压燃燃烧的颗粒物排放特性。研究结果表明,与柴油DC燃烧相比,汽油压燃有更高的放热率。此外,排放结果表明,汽油压燃燃烧的NOx和soot排放量较低,而CO和HC排放量较高。不同的EGR率下存在不同的颗粒物形态,当EGR率低于20%时,颗粒物以NMP为主,当EGR率高于20%时,柴油的颗粒物主要以AMP存在,而汽油的颗粒物仍以小直径的NMP为主。