低温燃烧(LTC)技术以其高效率和极低的NOx和烟度排放的优点得到了广泛的关注。但是由于其运行范围主要集中在中低负荷,难以满足发动机正常工作的负荷范围需求。本文中采用负气门重叠期喷油技术,并综合应用VVT及进气增压等手段实现了低温燃烧,研究了可变气门正时、可变气门升程、进气压力等参数对低温燃烧燃烧和排放的影响规律;并通过内部EGR结合增压、米勒循环等控制策略拓展了低温燃烧的负荷范围;最后提出了双燃烧模式切换过程中采用喷油补偿策略及EGR控制策略改善切换的平顺性,从而实现低温燃烧发动机的全工况运行。主要结论有:首先通过一维仿真研究了进气参数及气门正时对低温燃烧的影响规律。研究结果表明,EGR及有效压缩比(通过进气门关闭角IVC控制)是控制LTC燃烧相位的重要手段。合理控制EVC可以促进燃油的蒸发、改善热效率,而进气压力Pin可以作为LTC燃烧过程中控制燃烧相位的另外一个关键参数。设计并开发了全可变气门机构,通过试验和仿真研究了可变气门正时及可变气门升程对低温燃烧燃烧和排放的影响规律。研究结果表明,排气门关闭角EVC及排气门升程对内部EGR率的影响较大,内部EGR率有利于提高燃烧效率,降低烟度排放,但是会造成燃烧相位提前,NOx排放升高。通过控制进气门关闭角IVC可以降低有效压缩比,推迟燃烧相位,但是进气充量减少使得NOx排放升高,因此在降低有效压缩比的同时,需采用进气增压来增加缸内的新鲜充量。内部EGR结合增压拓展低温燃烧负荷的试验结果表明,采用中等内部EGR,有利于拓展低温燃烧的负荷下限和上限;提高进气压力,不仅可以降低最大压升率,拓展LTC燃烧负荷上限,同时可以增强低负荷时的燃烧稳定性,减少失火。进气压力较低时,负荷拓展过程中,NOx排放首先超过限制条件,过量空气系数大于2.7时,NOx排放小于100ppm;进气压力较高时,最大压升率是负荷上限的主要限制条件。发动机转速1500r/min,负气门重叠期30 oCA,增压压力为0.18MPa时,LTC燃烧负荷上限较原机提高了68%。而采用进气门晚关的LIVC米勒循环方案计算研究结果表明,通过优化IVC结合增压,发动机1500r/min时,最大IMEPg值可以提高到1.029MPa,较LTC原机负荷上限提高140%。CI-LTC-CI模式切换规律的试验研究结果表明,CI-LTC模式直接切换IMEP会产生大的波动,因此需采用喷油补偿策略改善IMEP的平顺性。通过优化,采用3个过渡循环和下凹2型油量补偿速率曲线可以获得最佳IMEP工作平顺性。LTC与CI燃烧特点导致切换前后燃烧相位(CA50)发生改变,需要在LTC燃烧中引入EGR实现等CA50切换。EGR响应滞后于模式切换响应,因此EGR阀动作应该提前于燃烧模式切换。