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在石油资源日渐匮乏和环境问题日益突出的双重压力下,寻找发动机的高效清洁替代能源变得尤为重要。二甲醚作为柴油机的完全替代燃料,能在保持压燃式发动机高热效率的同时,实现零碳烟排放。研究开发以二甲醚为燃料并满足国Ⅴ阶段排放法规的发动机对改善我国车用燃料能源结构和缓解环境污染具有重要的现实意义。本文基于电控共轨二甲醚发动机平台,首先探究了喷射策略及喷射参数对二甲醚发动机燃烧、排放及性能的影响,通过调整喷射策略和改变喷射参数实现二甲醚发动机不同燃烧放热模式的柔性调制,以灵活优化二甲醚发动机的燃烧与排放性能。在此基础上,进一步采用高压涡前引流废气再循环（EGR）策略降低二甲醚发动机NOx排放,并详细研究了EGR对二甲醚发动机不同燃烧模式的影响,同时采取氧化后处理技术（DOC）解决EGR带来的HC和CO排放升高的问题。进而,形成以喷射策略、喷射参数、废气再循环（EGR）及氧化催化剂（DOC）协同控制实现二甲醚发动机超低排放控制策略。此外,为进一步探究二甲醚发动机不同燃烧与排放控制策略的潜力,本文还研究了氨气-选择性催化还原（NH3-SCR）策略对二甲醚发动机排放特性的影响。对电控共轨二甲醚发动机不同喷射策略的研究表明:不同喷射策略及不同喷射参数下,二甲醚发动机可表现为三种不同的燃烧放热模式。推迟主喷射时刻和降低喷射压力,均可使二甲醚DICI发动机及二甲醚PPCCI发动机NOx排放降低,但会造成HC和CO排放升高。增大预主喷间隔角,二甲醚发动机将由两阶段燃烧放热模式转变为PPCCI三阶段燃烧放热模式,NOx排放显著降低,CO和HC排放逐渐升高。低负荷时,增大预喷射量,可以进一步降低二甲醚PPCCI发动机NOx排放,但中等负荷时反而会使NOx排放略有升高。在二甲醚DICI及PPCCI燃烧模式的基础上进一步研究了EGR对二甲醚发动机的影响,研究表明:在两种燃烧模式下,EGR均能有效降低NOx排放,但HC及CO的浓度排放均显著增大,且负荷越大,EGR对二甲醚发动机燃烧与排放的影响也越显著。对于DICI燃烧模式,低负荷下,适当的EGR能改善二甲醚发动机的经济性。对于PPCCI燃烧模式,低负荷下,在不同的EGR率时,增大预喷射量均可以进一步降低NOx比排放,但在中等负荷时,预喷射量的改变对NOx比排放几乎没有影响。针对采用EGR及PPCCI燃烧模式后,二甲醚发动机HC及CO排放显著升高的问题,本文采用DOC控制HC及CO排放并进一步研究了DOC对二甲醚发动机排放特性的影响。研究表明:DOC对CO的氧化效果很好,基本能将排气中的CO完全氧化掉;对HC也有较好的氧化效果,能将排气中大部分HC氧化为CO2和H2O。在上述研究的基础上,针对ESC测试循环十三工况点,以二甲醚发动机最佳燃料经济性(EBSFCDME=213.05g/kWh)时为排放优化基准,进一步探索了不同控制策略对二甲醚发动机排放控制的潜力。研究表明:电控共轨二甲醚发动机仅进行喷射策略与喷射参数机内优化,能满足欧III（国III）阶段排放法规,但相比于优化基准,加权当量有效燃料消耗率有所升高,升高幅度为2.34%;采用EGR+DOC+喷射策略协同控制优化,可满足欧V（国Ⅴ）阶段排放法规,但相比于优化基准,加权当量有效燃料消耗率升高幅度为4.20%;在二甲醚发动机最佳燃料经济性时,采用NH3:NOx=0.8:1（体积流量比）的NH3-SCR催化还原策略优化,NOx比排放量比欧V（国Ⅴ）阶段排放法规NOx排放限值仅高0.07g/kWh;采用NH3:NOx=1:1的NH3-SCR催化还原策略优化,可在保持最佳燃料经济性的同时,满足欧V（国Ⅴ）阶段排放法规,且余量较大。