对置活塞二冲程(Opposed Piston Two Stroke,简称OP2S)发动机以其结构紧凑、功率密度高和平衡性好等优势,引起国内外众多科研机构的关注。OP2S汽油机采用电控燃油缸内直喷燃烧系统可有效解决二冲程汽油机排放和油耗问题,同时具有OP2S发动机潜在的技术优势。本文以双曲轴式OP2S汽油机为研究对象,采用数值仿真与试验研究相结合的方法,对其燃烧系统开展了研究。OP2S汽油机采用“气口-气口”式直流扫气、燃油缸内直喷、喷油器和火花塞在气缸套侧壁布置等方式组成燃烧系统,完成缸内混合气的形成和燃烧过程组织。OP2S汽油机的广义燃烧系统主要包括三个子系统:1)完成缸内充量更换和流动组织的换气系统;2)实现燃油喷雾和混合气形成的燃油喷射系统;3)组织点火和燃烧的燃烧室及点火系统。结合OP2S汽油机充量更换、流动组织、混合气形成和燃烧过程组织之间的交互影响,建立了OP2S汽油机“换气-喷雾-燃烧”多系统耦合仿真模型,提出了燃烧系统各子系统之间以及各子系统参数之间的匹配方法。缸内流动作为燃烧系统各子系统之间的耦合点,同时影响着换气过程、混合气形成和燃烧过程。在对OP2S汽油机扫气系统参数优化的基础上,通过分析缸内流动的组织特点,提出了采用非均匀进气对缸内气流进行分配组织和采用进气口径向倾角对缸内气流进行定向引导的方法,组织缸内滚流和涡流。采用非均匀进气配合活塞顶面导流凹坑结构在增强滚流的同时,可在内止点附近组织挤流,实现缸内合理的流动组织和平均湍动能变化;相比平顶活塞方案,有利于压缩过程较高湍动能的持续,在点火时刻湍动能提高了1.5倍。结合OP2S汽油机喷油器在气缸套侧壁布置和缸内斜轴滚流的组织特点,提出了进排气两侧“非对称喷雾”方式。该喷雾方式不仅可以实现在大负荷时的均匀混合,也可以采用二次喷射实现中小负荷时的分层混合。排气侧喷射角增大会导致燃油蒸发率降低,进气侧喷射角增大有利于提高混合气的均匀度。进排气侧喷射角的合理匹配可减少油束碰撞和防止燃油碰壁,改善燃油喷射过程中油气之间的宏观混合。通过分析喷油时刻、喷油压力和喷油策略对混合气形成过程的影响机理,完成了OP2S汽油机燃油喷射系统的参数优化。OP2S汽油机燃烧室由对置活塞顶面和气缸套组成且火花塞布置在气缸套侧壁。本研究设计了平顶活塞配合双火花塞对置点火方案和凹坑活塞配合单火花塞点火方案。采用平顶活塞配合双火花塞对置点火可缩短燃烧持续期,最高燃烧压力点比单火花塞点火提前10°CA;采用凹坑活塞配合单火花塞点火可减小燃烧室面容比、提高燃烧速率。在低速部分负荷工况下,采用二次喷射实现分层稀燃,相比均质稀燃其火焰发展期缩短30%,快速燃烧期缩短15%。本文的研究结论在一定程度上丰富了汽油机缸内直喷燃烧系统的油气室匹配方法,并在OP2S汽油机工作过程机理的探索上获得了一些有益的成果,可进一步指导双曲轴式OP2S汽油机的优化设计。