使用过量空气系数≥1.8的稀燃混合气能够有效地提高汽油机的热效率,同时大幅降低NOx排放。但是,燃烧速度慢和燃烧不稳定是稀薄燃烧所面临的难题。因此,本文提出用二甲醚（DME）自燃着火和低温等离子体诱发汽油稀混合气燃烧的研究思路。借助于直喷进入气缸内的少量DME,通过DME压缩自燃着火形成分层火焰引燃高稀释预混汽油混合气,在一台单缸四冲程光学汽油机上,研究了过量空气系数≥1.8下,DME直喷时刻、直喷次数、过量空气系数和火花点火对DME自燃着火后火焰形态的影响,揭示DME着火后的火焰形态对汽油稀混合气燃烧过程和火焰特征的影响规律。在此基础上,根据汽油机的运行环境,开展了低温等离子体诱发汽油着火的化学反应动力学机理研究,并针对发动机运行环境,进行了低温等离子体辅助汽油燃烧的模拟研究。得出结论如下:在过量空气系数≥1.8时,利用单次较晚直喷方式在气缸中心形成较浓的DME分层混合气和用单次较早直喷方式在气缸内形成较均匀的DME混合气,以及利用两次直喷方式在气缸内形成较稀的DME分层混合气均可以控制稀燃汽油混合气的燃烧特性。其中,分层DME混合气在压缩着火引燃汽油混合燃烧过程中均出现了DME在负温度系数区和高温区的氧化反应,以及DME和汽油同时燃烧的混合燃烧。但在采用较早的单次直喷时刻、两次直喷DME或火花点火时,放热过程还会出现预混汽油混合气的多点自燃过程。汽油自燃显著地缩短了燃烧持续期,并提高了燃烧稳定性。在单次直喷DME条件下,分层DME压缩着火引燃汽油混合燃烧所能达到的最大过量空气系数为2.2。在过量空气系数为2.2时,火花点火-DME分层着火引燃汽油混合燃烧过程中,选取合适的DME单次直喷时刻可以使燃烧开始时刻早于分层DME压缩着火引燃汽油混合燃烧过程,缩短燃烧持续期,降低燃烧循环变动。湍流火焰传播速度随火焰拉伸率的变化斜率在-2～-1之间时,DME分层着火引燃汽油混合燃烧稳定性最好。DME分层着火可以降低蓝色和黄色火焰的拉伸率以及增加蓝色和黄色火焰的湍流火焰传播速度随火焰拉伸率的下降速率,更进一步地提高DME分层着火引燃汽油混合燃烧稳定性。黄色火焰具有较低的火焰拉伸率和较高湍流火焰火焰传播速度下降速率,出现一定量的黄色火焰有利于提高DME分层着火引燃汽油混合燃烧稳定性。分层DME压缩着火引燃汽油混合燃烧可以将汽油燃烧的失火极限处的燃烧温度降低到约1000 K,扩大了汽油机稀燃工况运行范围。在汽油机高背压环境下,汽油替代物的低温等离子体辅助着火过程主要受到氧气（O2）、正庚烷、异辛烷和乙醇的电子碰撞分解反应和O2的电子碰撞激发反应的影响。在高背压、稀薄燃烧条件下,低温等离子体放电可以缩短汽油替代物的脱氢反应时间,并促进燃烧。低温等离子体缩短乙醇汽油替代物和空气混合气滞燃期的作用在低温和高过量空气系数下更明显。在发动机转速为1000 r/min、单次脉冲半高全宽为50 ns、沉积能量为0.3 m J、约化电场强度为100 Td并采用60次纳秒脉冲放电条件下,低温等离子体辅助乙醇汽油稳定燃烧的稀燃极限预测值为过量空气系数3.3。但只有在低温等离子体放电时的混合气温度在560～650 K时,燃烧效率才较高。