实际石油基燃料(汽油和柴油)组分的复杂性及其理化特性的波动性,阻碍了燃烧化学反应动力学应用研究的深入发展。随着传统柴油机与汽油机燃烧方式的统一化融合趋势,燃料化学与燃烧边界条件协同控制以实现发动机高效清洁燃烧的研究变得日益重要。形势的发展需要就由多种典型烃类燃料所组成的汽油或柴油替代混合物或曰表征燃料的反应机理开展新的探索性研究。为此,本文以石油基表征燃料机理模型开发和压燃式内燃机燃用汽油类燃料两个方面为出发点,从详细反应机理的低温氧化路径特征、表征燃料模型的构建方法,以及自动化多级机理简化策略等多个层面开展燃料反应动力学机理模型的综合性研究。主要的研究内容及成果如下：(1)系统总结了汽油和柴油多组分表征燃料模型及基础装置实验,指出了当前存在的问题及未来发展趋势；回顾了详细反应机理简化方法的发展概况,分析了各个流派的简化理念；阐述了汽油GCI(Gasoline Compression Ignition,GCI)燃烧方式的具体特征及有代表性的国内外试验成果；全面归纳了适用于内燃机的不同类别碳氢燃料的低温氧化反应路径特征,从而为多组分表征燃料的简化及详细反应机理模型的开发奠定了基础。(2)选择了最具代表性的四种关系图类简化方法DRG,DRGEP,DRG-max和PFA,从理论内涵、程序设计及实现、简化算法算例等方面,详尽地阐述了各种方法的异同。并创新性地提出了分块关系图法,将其与上述四种方法相结合,在同一分块策略的前提下,通过对比分析了不同方法在筛选物种过程中物种块聚集、散布、融合和破碎的规律。分块关系图法进一步解释了阈值突变的原因,这是由于一次性移除较大规模的物种块所造成的。(3)提出了一套系统化多级机理简化策略,包含DRGEP方法、峰值浓度分析法、线性同异构体化集总法、主组分分析法、温度敏感性分析法和产率分析法,并将其应用于汽油四组分表征燃料详细反应机理,构建了一个新的适用于发动机CFD耦合计算的简化机理模型。该简化机理包含149个物种,414个反应。将计算结果与激波管、快速压缩机及增压HCCI发动机实验数据进行对比表明,在保持较小机理规模的前提下,对于着火滞燃期、缸内压力及排放特性的预测效果均较为理想。(4)提出了一个包含正庚烷／甲苯／环己烷的三组分柴油表征燃料详细反应机理模型,共包含1140物种,4590反应。从定性和定量分析的角度,确定了正庚烷：甲苯：环己烷的最佳比例值为80%：10%：10%,通过与HCCI发动机的瞬时及累积放热率实测值对比表明,三组分柴油表征燃料模型提高了对低温与高温放热峰值点的预测结果。(5)提出了利用冷、热空气快速混合来控制进气温度的研究方案,探索性研究了汽油GCI发动机低负荷下难以稳定着火的问题。研究表明,在保持原机结构参数不变的条件下,进气温度达到50。C时,汽油GCI发动机即可实现自燃着火,并稳定运转,放热率呈现出单阶段放热的特征。在保持过量空气系数一定、发动机正常运转条件下,随着进气温度提高,着火时刻提前,指示热效率升高,HC和CO排放降低,NO排放升高；在同一进气温度下,随着过量空气系数增大,缸内混合气变稀,指示热效率减小,CO排放先升高后降低,HC排放明显增大,NO排放减小。