HCCI技术整合了点燃式发动机与压燃式发动机的优点,在保持较高的燃烧热效率的同时大范围的降低尾气中NOx与颗粒物的排放,是一种清洁高效的燃烧技术。天然气价格低廉,辛烷值高且是气体容易形成均质混合气,但其自燃点较高不易被压燃,限制了其在HCCI技术的应用。本文采用进气加热这种热管理方法来实现天然气发动机的HCCI燃烧模式,对ZR180单缸机进行了改装,加装了天然气供给系统、电子控制系统及冷却系统,完成了试验台架的搭建及调试工作。实验中天然气在进气道内进行喷射,采用压燃的着火方式进行燃烧。通过实验的方法探究进气温度和过量空气系数对天然气发动机HCCI燃烧模式的影响。其主要结论如下:(1)随着进气温度的升高,天然气发动机HCCI燃烧模式的最大缸内压力、最大放热率、最大压力升高率都呈上升趋势,最大缸内温度呈下降趋势,其所对应的曲轴转角也发生了前移,其中压力升高率受影响最大,进气温度由180摄氏度增加到230摄氏度的过程中,压力升高率上升了57.2%。随着过量空气系数的增大,燃烧始点与燃烧重心都出现了前移的现象,主燃期缩短。(2)随着进气温度的升高,发动机HCCI燃烧模式的平均指示压力和转矩都呈下降趋势,热效率下降的也较为明显。进气温度为180摄氏度时热效率出现最大值为34%。(3)随着进气温度的升高,发动机HCCI燃烧模式的平均指示压力循环变动呈上升趋势,但平均指示压力循环变动的值一直保持10%以内,进气温度对循环变动的影响较大。(4)随着过量空气系数的增大,发动机HCCI燃烧模式的缸内压力、放热率、压力升高率、缸内温度都呈下降趋势,其最大值所对应的曲轴转角也发生了后移,但是它们下降的速度各不相同,其中压力升高率受影响最大,过量空气系数从2.2增加到3.2的过程中,压力升高率下降了43.4%。随着过量空气系数的增大,燃烧始点与燃烧重心都出现了滞后的现象,主燃期增长。其主要原因是过量空气系数增大,缸内混合气变稀,燃烧速度变慢,导致燃烧相位滞后。(5)随着过量空气系数的增大,发动机HCCI燃烧模式的转矩呈下降趋势,热效率呈上升趋势。1000r/min时,过量空气系数为2.6时,热效率最高其值为24.77%,1600r/min时,过量空气系数为3时,热效率最高其值为31.55%。较稀的混合气有利于提高发动机的热效率。(6)随着过量空气系数的增大,发动机HCCI燃烧模式的平均指示压力循环变动呈下降趋势,且平均指示压力循环变动的值保持在一个较小的范围内,过量空气系数对循环变动的影响并不明显。