为了应对能源和环境问题,按照“节约为本”的国家政策,对传统汽油机进行技术升级,是当前国情下的最佳选择之一。以均质充量压燃着火(HCCI)燃烧为代表的汽油机低温高效燃烧技术可以同时改善发动机的燃油经济性和氮氧化物(NOx)排放,因而受到了广泛的关注。目前,HCCI燃烧汽油机的负荷范围还不足以满足实际车用工况的要求,这极大地限制HCCI燃烧技术实用化的步伐。因此,本文以汽油机HCCI燃烧中废气管理负荷的思想为出发点,通过全可变气门技术和外部废气再循环技术相结合的方法,协同控制发动机缸内的温度和废气率,在全负荷范围内探索实现低温高效燃烧的方法。本文在单缸原理性汽油HCCI样机平台上,通过实验和仿真相结合的方法,研究灵活控制汽油机缸内温度-废气率的策略。通过有效控制缸内温度和废气率将HCCI燃烧模式拓展到小负荷和怠速工况,并在HCCI燃烧覆盖的负荷范围外,实现混合燃烧和优化的火花点火(SI)燃烧,从而在全负荷范围内实现汽油机低温高效燃烧。针对小负荷时,缸内废气率高和废气温度低的问题,创新性地提出了利用气门策略控制进气前回流过程,实现燃烧室内温度和废气的空间解耦,进而拓展小负荷边界的方法。利用该方法可以在小负荷实现稳定的HCCI燃烧。在怠速工况可以较传统SI燃烧节省10%以上的燃油,同时减少90%以上的NOx排放。由于HCCI燃烧发动机目前只能工作在中小负荷,本研究通过引入混合燃烧和优化SI燃烧的方式,拓展汽油发动机低温高效燃烧覆盖的负荷范围。合理地控制缸内温度和废气率,可以实现稳定的混合燃烧,避免燃烧出现过大的循环变动。混合燃烧符合低温高效燃烧的要求,并可以覆盖一定的负荷范围。利用混合燃烧方式可以实现缸内温度-废气率与负荷的协同连续调节,从而在控制策略层面上消除燃烧模式转换的概念。利用内外废气耦合控制,可以优化SI燃烧,使发动机的燃油经济性和NOx排放均得到改善。实现废气管理的汽油机低温高效燃烧,需要对缸内温度和废气率进行有效控制。通过详细的数据,绘制了用于在全负荷范围内指导低温高效燃烧负荷连续调节策略设计的T50-Total EGR原理图。提出了低温高效汽油机全负荷运行路径设计的原则,即连续性原则、全局最优原则、稳定性原则和时间性原则,并在此基础上制定了全负荷运行路径的气门参数设计方法。本文的研究工作对将低温高效燃烧汽油发动机技术推向实用化有重要意义。