柴油机均质压燃(HCCI)燃烧作为机内净化的燃烧方式,被认为是实现更严格排放法规的关键技术之一。但是由于在中高负荷时燃烧粗暴,限制了负荷上限的进一步拓展。准均质压燃(qHCCI)燃烧是一种广义上的HCCI燃烧。本文采用负气门叠开期喷油实现qHCCI燃烧,并且采用一种新手段控制燃烧,即向气缸内喷射CO2。本文借助缸内喷射CO2,研究了喷射参数的影响、负荷范围的拓展和燃烧的闭环控制等方面。鉴于当前的HCCI柴油机都是HCCI/CI双模式燃烧,又试验研究了燃烧模式的切换问题。本文首先模拟了qHCCI燃油喷射和缸内喷气。通过燃油喷射模拟,揭示了负气门叠开期的喷油定时必须在排气上止点附近,才能把燃油喷入燃烧室中;揭示了着火时油气分布从上到下逐渐变浓的分布规律;揭示了提前喷油定时有助于着火时的油气分布等。对喷气能量的估算表明:喷气带入缸内的动量和动能远大于缸内气体和喷射燃油的动量和动能。通过缸内喷气模拟,证明了喷气能有效促进油气混合,并初步选择了气体喷射器的喷嘴参数。在模拟基础上,进行了缸内喷射CO2的试验研究。首先优化了气体喷射器喷孔的参数,结果表明,喷孔方向对试验结果有较大影响。喷孔方向既要使喷射气体直接作用到燃烧室,从而促进油气混合,又要保持与缸内涡流呈一定角度,避免削弱涡流。然后采用优化后的气体喷射器研究了喷气始点、喷气量和喷气压力对qHCCI燃烧的影响。试验结果表明,提前喷气始点和增大喷气量能降低NO排放,通过调节喷气始点和喷气量,可以使NO排放降低97%以上;而增大喷气压力可以对缸内产生更大扰动,促进油气混合,降低烟度。在优化喷气参数的基础上,对比研究了外部EGR和缸内喷射CO2的燃烧特点和负荷拓展能力。外部EGR增大时烟度急剧上升,而喷射CO2对烟度影响很小,这归因于后者对进气量的影响小。在试验工况下,喷射CO2使负荷上限提高了15%,但是上限时最大压力升高率过大。考虑到在不同的工况(负荷和转速)下所需CO2喷射量不同,因此开发了基于循环的燃烧相位闭环控制系统,实现了基于循环的缸压采集、分析和CA50的反馈控制。经过比较,选择反映经济性的CA50作为反馈参数,选择用Rassweiler和Withrow方法来计算CA50。试验结果表明:系统具有对输入的跟踪能力和对负荷和转速干扰的抑制能力。利用开发的燃烧闭环控制系统,研究了qHCCI燃烧的加载特性和qHCCI/CI燃烧模式的切换。对于外部EGR来说,为了保持良好的排放性能,加载速率不能过快;而由于喷射CO2反应快,所以对加载速率没有限制。对模式切换的研究表明,如果直接从一种燃烧模式切换到另一种燃烧模式,则会产生输出的超调或下冲。本文提出在切换过程中插入若干喷油参数不同的过渡循环,有效地解决了切换过程的输出波动问题。