压缩天然气（CNG）由于其良好的燃料特性目前已经被视为最为成熟的车用替代燃料。压缩天然气是一种清洁燃料,理论上与氧气完全燃烧之后只产生CO₂和水,作为掺混燃料加入到传统汽油机中具有明显的减排优势。通过CNG缸内直喷的方式,实现CNG的精准控制,拓宽稀燃界限,同时即可以有效避免进气道喷射带来的回火和降低充气效率等问题,又能够通过组织混合气分层提高燃烧性能。CNG缸内直喷（NDI）和汽油进气道喷射（GPI）的复合喷射模式是减少传统汽油机排放,提高性能的有效方式。本文采用CNG/汽油复合喷射的方式,探究了在化学计量空燃比以及稀燃条件下内燃机燃烧和排放的变化。主要工作内容及研究结论如下:1、搭建了CNG高压直喷,汽油进气道喷射的复合喷射系统,基于dSAPCE控制平台实现了CNG和汽油的精准喷射。缸内形成高压CNG在火花塞处富集,汽油混合气在外围分布的分层混合气。对内燃机控制软件进行调试,实现过量空气系数,直喷时刻,点火时刻,进气歧管压力等参数的灵活控制,保证实验的顺利进行。实验证明,化学计量空燃比下,不同CNG掺混比时直喷时刻为120°CA BTDC时的内燃机燃烧性能最好。2、研究了化学计量空燃比下内燃机在不同工况时CNG直喷射比对内燃机燃烧性能的影响。在不改变缸内输入总能量的前提下,直喷20%的CNG时,不同工况下都获得了最好的燃烧性能。但此时更有利于提升低速小负荷下燃烧性能。与传统PFI汽油机相比,合理的GPI+NDI模式进一步的降低了CO,HC,NOx的排放。特别的,对微粒个数的减少效果是巨大的。3、以低速小负荷下C20为例,研究了CNG直喷时刻和点火提前角的配合关系对内燃机燃烧和排放性能的影响。当采用120°CA BTDC和15°CA BTDC为直喷时刻和点火时刻时,内燃机扭矩最大,实现了最大的扭矩输出,最小的BSFC和最高的有效热效率。在掺混比和总能量不变的前提下,HC和NOx排放主要取决于点火时刻的改变,但微粒个数依赖于合理的直喷和点火策略。4、研究了CNG直喷策略对内燃机稀燃条件下燃烧性能的影响。当λ达到1.4时,纯汽油混合气已经无法组织稳定的燃烧,在保证缸内输入总能量不变的前提下,通过喷射适量CNG在火花塞处富集,CNG宽广的稀燃界限保证了混合气被点燃之后稳定的燃烧和火焰传播,火焰向外扩散进而点燃外围的稀薄汽油混合气,拓宽了稀燃极限。当采用合适喷射时刻时,进一步提好了稀燃稳定性,COV_IMEP控制在1.5以下。不同的过量空气系数下,相较于纯汽油PFI模式,GPI+NDI的复合喷射模式更有利于提升稀燃条件下的内燃机性能指标。