世界工业飞速发展对石油需求日趋突出,且汽车尾气对环境造成的污染十分严重,因此节能减排以及强化发动机的性能成为内燃机发展的重要方向。随着内燃机技术的不断进步,越来越多的新技术应用在内燃机上,涡轮增压技术的应用虽然能够节能减排强化发动机性能,但是也增加了其成本;富氧燃烧可以强化发动机性能,但尾气中NO_x含量却急剧上升;本文基于发动机富氧燃烧以及内燃兰金循环的思想,提出汽油机无氮燃烧,即汽油在无氮(O2/CO2)氛围下燃烧。汽油在无氮氛围下燃烧会产生工作粗暴和热负荷的问题,本文基于定容燃烧光学试验平台研究汽油无氮气点燃燃烧模式的燃烧过程控制策略及关键技术问题,主要研究:初始氧气浓度、循环喷油量以及过量氧气系数等边界条件对汽油在无氮氛围下的燃烧特性、火焰传播特性以及排放特性的影响;探索燃烧压力升高率与爆震燃烧之间的关系,以及如何通过调节边界条件来控制燃烧压力升高率,从而有效的抑制爆震发生。通过对缸压数据进行b2b小波滤波,再求导可以获得压力升高率,根据热力学第一定律从而可以得到燃烧放热率,根据燃烧放热率曲线可以得到着火落后期以及燃烧持续期;根据燃烧火焰图像可以计算出火焰传播距离以及火焰传播速度;且燃烧末端火焰图像与燃烧爆震强度来判断是否发生爆震的双向指标,通过尾气分析仪可以测得尾气中的HC含量。本文的研究结果如下:汽油在无氮氛围下燃烧可以杜绝NOx产生,冷却后尾气中CO2的浓度较高,方便收集再利用,有望实现超低排放。当初始氧气浓度增加,压力升高率与燃烧放热率显著增加,尾气中的HC含量降低,火焰传播速度上升,火焰亮度提升,燃烧比较剧烈,且随着负荷增大,初始氧气压力增大,燃烧更加剧烈,容易发生爆震。当过量氧气系数逐渐增大,压力升高率与燃烧放热率逐渐降低,尾气中HC含量基本不变,火焰传播速度下降,爆震强度降低,爆震倾向下降。压力升高率与爆震燃烧有着密切的关联,压力升高率越大,爆震强度越高,爆震倾向上升,越容易发生爆震,当压力升高率小于1.7MPa/ms时,爆震强度小于1MPa,可以有效的抑制爆震发生。汽油在无氮富氧条件下燃烧可以获得较高的压力升高率与燃烧放热率,在正常燃烧情况下,较高的压力升高率与放热率可以提高发动机的动力性与经济性,强化发动机性能,但是不会引起NOx升高。同时当过量氧气系数、初始氧气压力固定时,通过提高发动机的进气氧气浓度,提高发动机循环喷油量,可以提高发动机升功率。