链烷烃在汽油的组成成分中占有较大比例,经常被作为汽油的表征燃料进而被广泛研究,而醇类燃料是否可以成为汽油的替代燃料在近些年来成为争相讨论的热点话题,为了系统地研究这两大类燃料的燃烧进程,本文依据燃料的分子结构类型开展了分类研究。利用定容燃烧弹试验平台对单组分燃料开展预混合燃烧模式试验。在试验过程中,监测燃烧参数及有害污染物排放指标,并基于微观化学反应机理研究成果对燃料的宏观燃烧特征现象进行了详尽分析。随后,通过普遍接受并广泛应用的机器自学习算法建立了从燃料分子结构指向燃烧特征参数的映射模型,为今后简化动力学模型并由燃料分子类型直接预测燃烧进程提供参考方法,本文主要研究内容包括:第一部分,利用均质混合气定容燃烧弹平台以燃料类型为主要变量对拥有不同碳链长度、不同支链数目的燃料以及同分异构体开展试验,讨论不同分类标准下燃料分子影响燃烧特征的主要原因,结果表明:（1）在初始压力P=19bar工况下,在碳原子小于等于4的直链醇类燃料中,着火温度的规律为正丁醇<乙醇<甲醇,其原因为正丁醇的α碳原子的键能较低,更容易脱氢进行链激发反应;但由于丁醇的反应路径较长且反应类型相对复杂,导致其燃烧速度较慢,燃烧不完全;甲醇因为难于通过链增长反应呈现核模态微粒数量较多的现象;而正丁醇混合气不均且燃烧速率较慢导致生成的核模态微粒逐步向聚集态微粒转变,导致生成的大粒径微粒数目较多。（2）在初始压力P=19bar的工况下,在C₅-C₁₀直链烷烃试验中,正庚烷的反应活性高于正戊烷。原因为正戊烷在低温燃烧区域内促进燃烧进程的基元反应速率低于正庚烷,而且正戊烷相对于正庚烷在较低温度下提前进入了NTC区域;随着当量比的降低燃烧速率逐渐放缓,导致了直链烷烃燃烧排放的核模态微粒逐渐向聚集态转化,造成了在低当量比工况下聚集态微粒质量浓度增加的情况。（3）在初始压力P=19bar的工况下,直链醇类与直链烷烃类燃料相比,着火温度较高;其原因为醇类的燃烧反应路径相对单一,烷烃类燃烧的基元反应种类随外界条件变化而变化,故导致直链醇类燃料的反应活性较低。（4）在初始压力P=15bar、最高燃烧温度不足1000K的工况下,丁醇的三种同分异构体中,正丁醇的着火温度较低,仲丁醇不能进行分子内部脱水反应,三种丁醇只进行链激发和链传播反应,故仲丁醇的着火温度与异丁醇相近;异丁醇由于相对与空气混合较为均匀使其燃烧速度较快,燃烧效率较高,其颗粒物排放主要分布在核模态区域,正丁醇虽然颗粒物数量排放较少,但其质量浓度较大。（5）在初始压力为P=15bar,最高燃烧温度小于900K的工况下,对于主链碳原子数目相同而支链数目不同的燃料来说,异辛烷反应活性较差;原因是在链激发基元反应当中存在一部分抑制燃烧进程的脱氢反应,且异辛烷脱氢的部分氧化产物在其异构化过程中仍然阻碍燃烧进程;同时由于异辛烷分子中存在3个甲基支链相对于正戊烷和2-甲基戊烷增加了过渡环形成应力,提高了反应活化能,降低了反应速率。第二部分,本部分主要内容是借助BP神经网络构建由燃料分子指向燃烧特征的定量映射模型。其输入参数由分子结构描述符和初始边界条件组成,输出参数为试验获得的燃烧特征数值。通过试验样本对定量映射模型进行训练和测试,对燃烧输出参数进行误差分析以及对模型的泛化能力进行评估,其主要结论如下:（1）定量映射模型在着火温度、峰值压力、最高燃烧温度等燃烧特征参数的训练、验证和测试过程中的相关系数均大于0.965,可认为定量映射模型用于本试验燃烧特征参数的拟合预测具有良好的适用性;而瞬时放热率验证过程的相关系数小于训练和测试过程的现象来看,该定量映射模型对于样本的原有误差具有较强的敏感性,可认为定量模型用于预测燃烧参数具有一定的可靠性。（2）定量映射模型对碳链长度、同分异构体、支链数目三种分子结构特征进行泛化能力评估,其评估指标为拟合值相对于试验值的偏差百分比。而三种分子结构特征对应的燃烧参数（除放热率峰值参数外）落在0-10%偏差百分比范围内的样本比例均达到66%以上;故在总体上,可认为定量映射模型对三种燃料分子特征的泛化效果良好。