随着石油资源的快速消耗和环境污染的日益严重,清洁、可再生的气体代用燃料在传统车用内燃机上的应用逐渐受到关注。我国部分地区生物质气、焦炉煤气等气体产量大、利用率低,是十分有潜力的内燃机代用燃料。本文研究了不同组分气体燃料在发动机压燃模式和点燃模式下的燃烧和排放特性,并进行了燃烧过程的可用能分析。本文首先基于发动机压燃模式下的零维单区燃烧模型,采用GRI-Mech3.0详细化学反应动力学机理在CHEMKIN软件模拟得到了甲烷、生物质气、焦炉煤气燃烧过程的温度、压力及组分浓度等参数,建立了压燃式气体燃料发动机燃烧过程的可用能分析模型并编写了相应的可用能分析程序。同时,还研究了进气温度、进气压力、压缩比、当量燃空比和转速等条件对不同燃料排放及各项可用能的影响规律。结果表明:本文研究工况下,焦炉煤气的NO_x排放最高,做功转移的可用能份额最高;生物质气的NO_x排放介于甲烷和焦炉煤气之间,燃烧引起的不可逆损失份额最少。在发动机点燃模式中,采用GT-Power软件结合准维双区模型中的湍流火焰传播模型,构建了气体燃料发动机工作过程的一维模型,对甲烷、焦炉煤气、合成气（80%H₂和20%CH₄）的燃烧过程和排放特性进行了仿真模拟,建立了点燃式气体燃料发动机燃烧过程的可用能分析模型并编写了相应的可用能分析程序。同时,还研究了压缩比、节气门开度及点火时刻等因素对焦炉煤气发动机排放、能量及可用能分布的影响。结果表明:甲烷、焦炉煤气、合成气的燃烧速率依次加快,燃烧持续期依次缩短,燃烧过程的不可逆损失依次降低。本文研究工况下,甲烷、焦炉煤气、合成气的热力学第二定律效率（?效率）逐渐增加,焦炉煤气的热力学第一定律效率（热效率）最高、有效燃油消耗率最低。研究表明,压缩比、节气门开度增大时,焦炉煤气燃烧过程的不可逆损失降低;推迟点火时刻,也可以降低焦炉煤气燃烧过程的不可逆损失。