能源和环境是内燃机技术发展的两大主题。均质充量压缩自燃着火HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)作为新一代的内燃机燃烧方式,具有传统火花点火汽油机均质混合气特质,同时具有与传统压燃柴油机相当的高效率,具有实现高效、低排放燃烧的巨大潜力。但HCCI燃烧在着火时刻控制、拓展工况范围方面也面临着巨大挑战。本文首先研究了HCCI燃烧的发展历程,提出了利用可变气门机构控制缸内再循环残余废气(内部EGR)以实现HCCI燃烧的控制策略。为了研究HCCI汽油机的燃烧过程,建立了汽油HCCI单缸机试验系统,开发了HCCI汽油机实时监控及燃烧分析系统。基于模块化思想开发了HCCI汽油机ECU的硬件和软件,其控制功能和可靠性满足了HCCI试验控制的需要。针对HCCI燃烧当前存在的着火时刻和稳定性问题,通过详细的试验,研究了不同HCCI运行区域火花点火对着火时刻、着火稳定性以及燃烧经济性的影响。试验表明,火花点火可以促进HCCI低温反应动力学过程,使着火提前;火花点火可以在HCCI燃烧边界区域改善着火稳定性。另外,在HCCI运行工况范围内,通过优化火花点火提前角,可以改善HCCI燃烧经济性和IMEP,最高可以达到20%。试验研究了添加甲醇对汽油HCCI着火时刻、燃烧相位以及持续期的影响。结果表明,添加甲醇可使HCCI着火提前,持续期缩短,进而增加燃烧定容放热效率;由于添加甲醇提高了发动机充气效率,使发动机IMEP增加。