冷焰反应条件下的均质混合气的自燃和燃烧特性及其相关影响因素和边界条件,是发动机实现HCCI燃烧控制的关键。针对此问题,本文研发了一套可控活化热氛围燃烧试验系统,提出了一种利用起升火焰基部三重火焰区域研究液体燃料均质混合气自燃的方法,深入研究了不同协流温度下的液体喷射起升火焰的自燃及燃烧特性、火焰稳定机理和影响燃烧稳定性的决定性因素——临界温度,并研究了燃料特性、喷雾雾化质量、喷射系统参数以及添加剂成分及浓度对临界温度的影响。基于Dibble燃烧器的原型,研发了可控活化热氛围燃烧器,并对其操控特性进行了研究。在此基础上,搭建了完整的活化热氛围燃烧试验系统软件、硬件平台。研究结果表明:该系统可实现发动机HCCI燃烧第一阶段低温放热的温度场;在围绕喷嘴中心半径为40mm的圆柱体范围内,轴向距离从喷嘴口到150mm的喷射下游的宽广空间范围内,协流温度可以保持均衡而温度波动仅5K,从而为喷射火焰在不同热氛围下的自燃及燃烧特性研究提供了试验平台。针对液体燃料均质混合气制备困难的问题,提出了研究液雾起升扩散火焰的火焰基部均质带,从而研究液体燃料均质混合气自燃及其火焰稳定性影响因素的方法,并验证了该方法的可行性。研究了活化热氛围中柴油低压喷射液雾火焰和高压喷雾火焰的自燃及燃烧特性。低压喷射结果表明:自燃点位置随协流温度的上升而趋近于喷嘴口;滞燃期随协流温度呈明显的两阶段变化规律,在较低的协流温度下,滞燃期对温度很敏感,温度变化26K可导致自燃延迟4ms以上。随着协流温度上升,滞燃期随温度变化而变化的幅度减小。低协流温度时柴油喷雾稳定火焰的起升高度随温度的升高而急剧减小;高协流温度时火焰起升高度变化减缓;当协流温度到达1127K（±3K）时,火焰已基本稳定在喷嘴口附近。当协流温度低于1022K （±3K）时,已很难形成稳定的起升火焰。研究了高压柴油喷雾在热氛围中的多点自燃现象以及喷射系统参数对自燃及燃烧稳定性的影响,结果表明:常压下柴油喷雾滞燃期受协流温度的影响较大,呈非线性下降趋势,并总结出柴油滞燃期的经验公式;喷油系统参数对柴油喷雾滞燃期和火焰起升高度存在一定的影响,但影响程度与协流温度有关。喷油系统参数对滞燃期的影响主要体现在两个方面,即改善喷雾效果从而降低物理滞燃期,以及由于喷雾锥角或贯穿速率增加引起的物理滞燃期缩短。在协流中添加了不同浓度的活性抑制剂CO₂或活性促进剂H₂O₂溶液,研究添加剂成分及浓度对自燃特性、碳烟排放的影响,结果表明:协流中CO₂浓度大小对喷雾的自燃具有明显作用,随着CO₂浓度增加,柴油喷雾在热氛围中的滞燃期明显延长,起升高度增加;随着协流温度的降低或CO₂浓度的增加,碳烟排放减小。加水后柴油喷雾的滞燃期延长,碳烟排放降低;随着协流中H₂O₂浓度的增加,滞燃期逐渐减小,碳烟排放先增加、后降低。总结了火焰起升高度与碳烟排放的关系,从总体趋势上看,随着起升高度上升,碳烟排放下降。研究了中央喷射柴油燃料的起升火焰的基部高度变化,发现不同协流温度下中央喷射起升火焰的不同稳定机理:协流温度较高时,火焰的稳定由湍流火焰的传播主导;而在较低的协流温度下,火焰的稳定则由自燃主导。提出了影响均质混合气稳定自燃的决定因素——临界温度（T_C）的概念,提出了临界温度的两个判断标准并验证了它们的一致性。研究了燃料特性、喷雾质量、喷射系统参数、活性抑制剂以及活性促进剂的浓度对临界温度的影响。低压柴油液雾的临界温度约为1074K,由于雾化效果的改善,高压柴油喷雾的临界温度约为1048K。燃料特性的不同导致其临界温度不同,在本试验条件下,不同燃料所对应的临界温度关系为: T_C柴油<T_C生物柴油;T_C正庚烷<T_C异辛烷。喷射系统参数对临界温度存在一定的影响:增大喷孔直径、提高启喷压力或油泵转速,使喷雾的雾化效果增强,临界温度呈现减小的趋势。随着协流中CO₂浓度增加,临界温度增加。随着H₂O₂浓度上升,协流中OH活性基成分浓度增加,临界温度下降。研究了中央喷射火焰的HC浓度瞬态分布特性与燃烧过程及协流温度对中央喷射火焰的HC浓度空间分布规律的影响,建立了其HC浓度分布数据库。试验结果表明,不同协流温度下,喷雾轴线的HC浓度分布均随测量点至喷嘴口距离的增加而减小。中央喷射火焰HC浓度峰值随协流温度上升呈先上升、后下降的现象。HC浓度峰值在空间上基本呈对称分布规律,在测量范围内,HC浓度峰值的径向分布范围均不超过30mm。