基于混合气活性与浓度分层控制的高预混合燃烧(Highly Premixed Charge Combustion,HPCC)模式可以通过缸内直喷与气道喷射相结合的方式较好地控制放热速率和燃烧相位,能够在宽广的发动机负荷范围内实现极低NO_x和soot排放。但目前其面临的最主要问题是大负荷拓展受压升率和NO_x、soot排放的限制。聚甲氧基二甲醚(PODE)是一种高含氧、低热值且不含C-C键的高活性燃料,其替代柴油作为HPCC燃烧模式中的高活性燃料可大幅降低soot排放。由于能量喷射速率较低,喷油持续期显著延长,可有效降低燃烧放热速率,抑制缸内最大爆发压力和压升率,有将高效清洁运行的工况范围向大负荷扩展的潜力。尽管如此,PODE这一新型高活性低能量密度替代燃料对双燃料HPCC缸内混合、自燃着火、燃烧放热规律和有害排放的影响机制仍不清楚,燃料能量密度对燃烧放热速率和压升率的影响规律仍有待探明,因此有必要使用数值模拟手段对PODE/汽油HPCC燃烧模式进行研究。本文首先研究了PODE/汽油双燃料HPCC燃烧方式在中高负荷下的燃烧特性和排放特性,并与传统柴油/汽油双燃料HPCC燃烧进行对比分析。研究结果表明,中等负荷工况下,在保证燃烧相位相同时,PODE/汽油相比柴油/汽油HPCC缸内初始放热位置分布更广泛,且分布在当量比更低的区域。大负荷工况下,直喷燃料热值比例相同时,PODE/汽油HPCC燃烧的初始放热同样集中在更低当量比区域,但因喷油持续期更长,存在持续喷入的PODE与汽油同时燃烧放热的现象,因此后续仍存在小部分高当量比区域放热,相比柴油/汽油燃烧相位更靠后,燃烧持续期延长。中高负荷工况下PODE代替柴油作为HPCC直喷燃料可在降低压升率的同时提高IMEP,减少soot、CO及HC排放。在此基础上,本文进一步研究了中高负荷工况下,不同燃烧控制参数包括PODE直喷时刻、预混燃油比例及EGR率等对PODE/汽油HPCC燃烧模式缸内燃烧过程与污染物排放的影响,并根据规律得出优化控制策略。结果表明,大负荷工况下采用缸内晚喷策略,降低预混燃油比例到50%~60%,可降低放热速率,燃烧持续期延长,在不采取较高EGR率的情况下保证峰值压升率及爆压都在发动机限值范围内,同时NO_x及soot排放均满足欧VI标准。中等负荷工况则是较理想的运行工况,NO_x及soot排放极低的同时可不受压升率与排放的限制,灵活控制各参数变化。因此,PODE作为HPCC高活性燃料可在中高负荷工况下实现极低的soot排放,并具有向更高负荷拓展的潜力。