爆震燃烧被公认为是汽油机性能持续提升的主要制约因素,而乙醇凭借自身辛烷值高,抗爆性较好的特性,可以承受较高的压缩比,从而使发动机能够产生更多的动力。所以向汽油燃料中添加一定比例的乙醇从而提高燃料的抗爆震性是抑制汽油机爆震的一个重要途径。因此,深入研究乙醇汽油混合燃料的理化性质对抑制汽油机爆震从而提高燃油经济性有着重要的意义。本文首先是通过改变乙醇在不同种汽油替代混合物中的含量来定性定量地探究含乙醇汽油替代混合物的研究法辛烷值（Research Octane Number,RON）的变化,发现乙醇的加入对基础燃料（Primary Reference Fuel,PRF）,甲苯掺比燃料（Toluene Reference Fuel,TRF）以及TRF/二异丁烯（Diisobutylene,DIB）混合燃料的RON值的增加起到了较为明显的作用。另外,还研究了乙醇与各个组分之间的潜在单独相互作用,从而更深刻地了解相关的混合特性。从中可知,对于RON值来说,正庚烷与乙醇之间主要存在协同作用,而乙醇与甲苯之间存在着拮抗作用。另外,最值得注意的是,随着乙醇含量的增加,乙醇和异辛烷的混合物的RON值变化是比较特殊的,当乙醇的体积分数增加到20%时,混合物的RON值超过纯乙醇的RON值108.6,直至增加到乙醇含量40%时的峰值110.3,随后RON值下降。所以,这表明乙醇和异辛烷之间即存在协同作用又存在拮抗作用,在之前很多研究乙醇-PRF混合燃料的文献中没有发现这些燃料的混合特性的详细信息,尤其在较低的乙醇含量下,没有观察到混合燃料RON值的这一改变。其次,本文针对五组分乙醇汽油替代混合燃料,分别利用曲面响应法和BP神经网络构建了两种预测RON值的数学模型,从而可以大大节约测定汽油辛烷值带来的高昂实验成本。经过验证表明,这两种数学模型都有着较为不错的预测精度。最后,构建了一个适用于爆震燃烧的五组分汽油替代混合物化学反应动力学模型。首先是对乙醇机理的选择、修正以及简化。采用低温高压条件下的实验数据对现有不同的乙醇机理进行验证,从而选择出了更适用于爆震燃烧的乙醇机理是由113个组分和710个基元反应组成的Mittal机理。该机理在高温区计算预测的结果与实验值有很好的一致性,然而在低温区与实验结果相比,计算预测的结果出现了一些误差。而后利用温度敏感性分析法选取了对低温着火影响较大而对高温着火影响很小的基元反应R16,R17和R366进行修正。修正后的机理模拟的结果与实验值相差较小,有更好的预测效果。又通过反应速率分析法把该详细乙醇机理简化成为一个由34个组分和58个基元反应组成的简化化学反应动力学机理。后又经过验证发现,在不同的压力工况下,简化机理预测的结果与实验结果保持很好的一致性,相对误差较小,吻合较好。接下来将简化的乙醇机理与本课题前期构建的有着较宽的温度、压力和浓度适用范围的由异辛烷、正庚烷、甲苯和二异丁烯组成的四组分汽油替代燃料的化学反应动力学模型进行耦合,从而构建了一个由异辛烷、正庚烷、甲苯、二异丁烯和乙醇组成的适用于爆震燃烧的五元乙醇汽油替代混合物化学反应动力学模型,该机理由120个组分和241个基元反应组成。最后将模拟计算的结果与实验数据对比可以发现,本文的五元机理能够准确描述多元汽油替代混合物的着火和燃烧特性。