均质压燃（Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI）,由于其超低的氮氧化合物（NOx）排放、近于零的碳烟排放和较高的热效率,被认为是一种极有前景的内燃机新型燃烧方式。然而,HCCI燃烧过程主要受燃烧边界条件和化学反应动力学控制,使其燃烧相位不易控制并且运行范围狭窄,阻碍了HCCI燃烧技术的商用化进程。针对以上两个难点,本文提出了两种新的运行模式:一是变过氧化氢（H2O2）溶液体积分数的H2O2/正丁醇HCCI模式,二是进气道喷射H2O2/正丁醇混合燃料结合缸内直喷正丁醇的HCCI-DI模式。本文通过试验研究了这两种模式对H2O2/正丁醇HCCI发动机的燃烧特性、排放特性和性能的影响,并且利用数值模拟的方法研究了H2O2对正丁醇HCCI发动机低温氧化过程的影响。首先,本文利用CHEMKIN软件进行模拟计算,研究H2O2溶液体积分数、进气温度和燃空当量比对H2O2/正丁醇HCCI发动机燃烧过程的影响。模拟结果表明,H2O2促进了正丁醇低温反应阶段的各基元反应,有利于OH和HO2的积累,使发动机着火时刻提前,同时抑制了烯醇和烯烃类物质的生成;随着H2O2体积浓度的增加,着火时刻不断提前。温度对正丁醇着火时刻影响较大,随着进气温度的上升,着火时刻不断提前,而且在低温氧化过程中OH和HO2浓度有所增加。然而,当量比的改变对着火时刻影响很小。其次,为了研究H2O2对正丁醇HCCI发动机实际运行过程的影响,并验证模拟研究结果,本文以不同体积浓度的H2O2/正丁醇为燃料（H2O2溶液体积分数分别为0%、1%、3%、5%和7%）,在一台由两缸柴油机改装的HCCI发动机上研究H2O2溶液体积分数,进气温度Tin和燃空当量比Φ对正丁醇HCCI发动机的燃烧和排放特性及其性能的影响。试验结果表明,在给定工况下,改变H2O2体积分数可以在一定程度上控制正丁醇HCCI发动机的燃烧相位。随着H2O2体积浓度的增加,缸内压力、瞬时放热率和缸内温度的峰值均先升高后降低,燃烧相位不断提前,同时发动机的燃烧循环变动略有提升,平均指示压力IMEP和指示热效率ηi都呈现先增加后减小的趋势,H2O2溶液体积分数为3%时发动机的综合性能最佳;进气温度对H2O2/正丁醇HCCI发动机的影响显著,随着进气温度的上升,五种试验燃料的缸内压力峰值和瞬时放热率峰值都先增大后减小,燃烧相位提前,IMEP和ηi都先增大后减小,HC和CO排放降低,而NOx排放略有升高;随着当量比Φ的增大,五种试验燃料的缸内压力、温度和瞬时放热率的峰值均不断升高,同时燃烧始点CA10变化不明显,CD逐渐减小,HC和CO排放降低,IMEP单调递增,而ηi先增加后略微减小。最后,本文应用进气道喷射H2O2/正丁醇混合燃料结合缸内直喷正丁醇的策略研究预喷能量比Rp、直喷相位φin、总燃空当量比Фt、进气道喷射H2O2/正丁醇混合燃料的当量比Фp和缸内直喷正丁醇的当量比Фd对HCCI-DI发动机的燃烧特性、排放特性和性能的影响。试验结果表明,在给定工况条件下,当Rp从0.44增加到0.70时,缸内压力和温度峰值逐渐升高,CA10变化不明显,CA50不断提前,CD明显缩短。最佳Rp为0.62,此时IMEP和ηi均达到最大值,分别为0.346MPa和39.31%;正丁醇直喷相位对缸内压力和温度的影响不明显,随着正丁醇直喷相位的不断推迟,CA10和CA50的出现时刻不断滞后,CD先缩短后延长,COVPmax呈现出先降低后增大的变化规律,其最小值为2.91%,CO和HC排放先降低后增加,IMEP和ηi也呈现先增加后降低的趋势;随着燃料总当量比的增大,CA10逐渐提前,但是变化不明显,CA50先提前后略有滞后,COVPmax先减小后增大,同时IMEP不断增大,ηi则先升高后降低;随着预喷当量比的增加,CA10和CA50均有所提前,CD逐渐缩短,COVPmax逐渐减小,IMEP和ηi均先升高后降低;正丁醇直喷当量比Фd对缸内峰值压力、峰值温度和CA10的影响不明显。由此可见,本文提出的进气道喷射H2O2/正丁醇混合燃料结合缸内直喷正丁醇策略可以有效拓展正丁醇HCCI燃烧的大负荷运行范围,并且在一定程度上控制H2O2/正丁醇HCCI-DI发动机的燃烧相位。总体而言,相比于正丁醇HCCI模式,变H2O2溶液体积分数的H2O2/正丁醇HCCI模式更有利于发动机向小负荷运行范围拓展,且其整体热效率较高,但大负荷拓展能力不强。H2O2/正丁醇HCCI-DI模式可以明显拓宽大负荷运行极限,其热效率也高于正丁醇HCCI模式。