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HCCI燃烧方式给出了内燃机实现高效、清洁燃烧的新途径。由于HCCI燃烧过程主要受化学动力学控制，决定了碳氢燃料化学动力学机理必须置于研究的核心地位。目前对柴油HCCI参比燃料详细机理的模拟一般局限于单组分和双组分，而三组分及以上的多组分参比燃料模型，一般由简化反应机理组成。因此，本文发展了一个新型的柴油三组分参比燃料详细动力学机理，并使用单区和多区模型研究该机理对柴油HCCI燃烧过程的预测能力。本文首先从柴油组成成分出发，确定三组分的选择范围为烷烃、芳香烃、环烷烃；然后根据多组分参比燃料组建原则挑选出各类碳氢化合物中的候选组分，并对候选组分进行基础实验和详细机理的比较，最终确定三组分的组分组成为：正庚烷、甲苯、环己烷，所使用的机理均为美国劳伦斯实验室开发的详细化学动力学机理。考虑到三组分间存在的交叉反应，选择基于美国劳伦斯实验室开发的正庚烷甲苯间的交叉反应机理，与正庚烷、甲苯、环己烷详细机理共同组成一个新型的柴油三组分参比燃料详细化学动力学机理。分别利用定容分析和单区模型，确定柴油三组分参比燃料详细机理的最佳质量比例为正庚烷：甲苯：环己烷为8:1:1。使用该比例的三组分详细机理，与双组分详细机理和单组分详细机理进行着火滞燃期和放热率对比，研究表明三组分详细机理可以更加准确的预测柴油HCCI燃烧方式的着火点及放热规律。使用多区模型耦合三组分详细化学反应动力学机理，研究了柴油HCCI燃烧方式的排放特性。结果表明，在HCCI发动机中，壁面边界层和缝隙区是CO排放和UHC排放的主要来源。因此，要使HCCI发动机同时获得高效燃烧和超低排放，应尽量减小缝隙容积，适当提高壁面温度。