汽油压燃模式较传统汽油火花点燃模式能够大幅提高热效率,同时较传统柴油压燃模式可获得较低的NOx和碳烟排放。而低辛烷值燃料比普通汽油更适合汽油压燃模式,但低辛烷值燃料压燃难以在宽工况范围实现高效清洁燃烧,同时缺乏低辛烷值燃料着火特性和燃烧机理的研究,限制了对低辛烷值燃料燃烧过程的本质认识。本文主要通过台架试验和数值模拟对低辛烷值燃料压燃的负荷拓展方法以及典型低辛烷值燃料石脑油及其表征燃料的着火特性进行研究。基于多段预混压燃(MPCI)和部分预混压燃(PPCI)模式各自的特点,提出了协同控制混合气浓度、预混度、燃烧区域的思路以实现高低负荷的拓展。研究表明,通过优化喷射策略、使用中等比例废气再循环(EGR),石脑油MPCI能实现0.4MPa至1.4MPa平均指示压力(IMEP)较宽负荷范围的稳定运行。通过提高进气压力、降低喷油压力、降低燃料辛烷值,可有效拓展汽柴油掺混燃料PPCI的低负荷界限。通过典型工况点不同燃烧模式的对比,提出了压燃模式的选择原则,即首先实现适宜的浓度分层,然后保证混合气较高的预混度,最后实现分区燃烧,实现了汽柴油掺混燃料G80宽工况范围的清洁高效燃烧。同原机柴油结果相比,G80压燃能显著降低NOx、碳烟排放,并改善燃油经济性。为了更好地理解MPCI和PPCI模式燃烧过程,本文采用三维数值模拟对比了两种压燃模式的燃烧特征,发现MPCI呈现出分时分区的燃烧特征,比PPCI的燃烧温度低、高温区范围窄,有助于实现低NOx和碳烟排放;采用G方程耦合简化反应机理,发现MPCI存在火焰传播,但是化学反应仍然主导整个燃烧过程。MPCI在着火时刻为多点自燃,但在两阶段燃烧过程中均存在火焰前锋面。根据石脑油的成分构成,提出了正庚烷、异辛烷、甲基环己烷的三组分表征燃料MRF用于石脑油及其表征燃料着火性的研究。在快速压缩机上对比MRF和石脑油的着火延迟期,发现MRF总着火延迟期和石脑油非常接近;在确定表征燃料组分比例时,发现匹配研究法辛烷值和碳氢原子比的方法比匹配研究法辛烷值和马达法辛烷值的方法能更准确地再现石脑油着火特性。利用多种简化方法构建了MRF简化机理,该机理包括95种组分、356步反应,在激波管、快速压缩机、流动反应器、预混火焰等多种甲基环己烷和MRF氧化条件下进行了验证,较好地预测了着火延迟期、层流火焰速度、主要组分浓度变化。