火花辅助可控自燃(SI-CAI)燃烧是一种介于火花点燃与可控自燃之间的呈现双阶段燃烧的燃烧模式,可以有效拓展可控自燃(CAI)燃烧的负荷范围,并自然的将SI与CAI衔接起来,是一种极具潜力的新型高效燃烧模式。甲醇燃料由于具有抗爆性好、稀燃容忍度高、廉价易得等优点,使得其已成为一种极具应用潜力的汽车替代燃料,进而不论从燃烧性能提升还是能源安全角度,都值得对甲醇SI-CAI燃烧进行研究。本研究将常柴ZR180单缸柴油改装为具有火花点火、进气道喷射的电控发动机,采用外置加热器对进气进行加热的方法实现了甲醇SI-CAI燃烧,研究了燃烧边界条件和压缩比对甲醇SI-CAI燃烧过程的影响,并初步设计了一款适配于常柴ZR180的凸轮驱动式液压可变气门机构,为进一步推进SI-CAI燃烧模式实机应用性提供基础。研究结果表明,点火提前角可以调节SI-CAI燃烧两段放热比例,使SI燃烧过渡到SI-CAI燃烧。边界条件影响SI-CAI燃烧所需的点火提前角,过量空气系数增大,SI-CAI燃烧点火提前角下边界提前,过量空气系数越大,点火提前角下边界提前幅度越大;转速升高,点火提前角下边界进一步提前;进气温度升高,SI-CAI燃烧点火提前角下边界推后,SI-CAI燃烧模式运行范围增大。进气温度与点火提前角增大,均会使SI-CAI燃烧相位提前,燃烧速度加快,最大爆发压力、压力升高率、放热率与压燃比例均增大,燃烧持续期缩短,燃烧循环变动降低,且存在最佳点火提前角使IMEP达到最大。过量空气系数增大,使SI-CAI燃烧的最大爆发压力、压力升高率、放热率降低,燃烧持续期增加、IMEP降低,循环变动系数增大。EGR率增大,缸内最大爆发压力、压力升高率、放热率及缸内温度下降,燃烧相位推迟,同时会引起燃烧稳定性下降,HC、CO的排放增大,NOx排放降低,燃烧循环变动系数增大。提高压缩比可以有效拓展SI-CAI燃烧的运行范围与稀燃极限,使SI-CAI燃烧的点火提前角下边界大幅后移,降低了对进气温度的要求。提高压缩比后SI-CAI燃烧的负荷范围得到拓展,在高速时负荷上限拓展效果更明显。提高压缩比后,SI-CAI燃烧的最大爆发压力、最大缸内放热率、最大压力升高率、温度均增大,燃烧速率加快,燃烧持续期缩短,燃烧循环变动下降,动力性升高。最后,为提升SI-CAI燃烧模式在试验样机的实用性,本文针对试验样机的具体参数,将课题组开发的凸轮驱动液压可变气门机构重新进行计算分析与布置,设计了一套适配于本研究样机的凸轮驱动液压可变气门机构,并初步进行了加工试制,为进一步研究奠定了基础。