随着交通运输行业中能源消耗量的持续增加，环境污染和能源紧缺等问题越来越成为了人们关注的焦点，也成为了社会发展亟待解决的问题之一，而汽车又是造成能源消耗和环境污染的主要源头之一。为了更好的保护环境并实现可持续发展，发掘新的可持续利用的燃料就成为了目前车用内燃机的主要研究方向。经过近些年的研究和发展，代用清洁燃料以其低排放、环境友好、可再生、可持续发展以及储量较大而成为了车用内燃机燃料的主要选择方向。为了降低使用成本并扩大内燃机转速及负荷的使用范围，目前车用内燃机普遍使用固定辛烷值的燃料，例如93#汽油等。然而，为了更加优化点燃式内燃机的运转状况，提高内燃机的热效率并降低排放，根据不同运转工况下的需求就需要对燃料的辛烷值进行调整。例如，在冷起动时就要适当降低燃料的辛烷值以便于内燃机起动，而在高负荷时就需要提高内燃机的辛烷值以避免爆震。综上，为了更好的满足内燃机在不同区间工况下的使用要求，本研究首次提出了利用高十六烷值燃料与高辛烷值燃料进行实时混合的燃料与工况协同控制策略。在本研究中首次将二甲醚（DME）作为高十六烷值燃料与汽油、醇类燃料等其它高辛烷值燃料进行不同比例的实时现场混合并在点燃式内燃机中燃烧，实现了内燃机的变辛烷值燃料，以满足车用内燃机在不同运转工况下的需求，提高热效率并拓宽内燃机的运转范围。相对其它车用内燃机代用燃料，DME的各方面理化特性都能更满足内燃机的运转需求。此外，DME有较宽的燃料来源，可以从天然气、煤、石油、废料及生物质能中获取。较高的十六烷值及气态燃料较低的沸点使DME可以缩短点火延迟并实现低温自燃，且在喷入缸内后快速混合雾化。此外，DME无毒对人体无害且对环境没有影响。DME较低的C/H比、较高的氧含量以及分子结构中没有C-C键等特性使其可以实现无碳烟排放和清洁燃烧。本试验在一台四缸点燃式内燃机上进行，对进气歧管进行改造并将DME喷嘴安装在靠近进气道处以满足DME可以和其它燃料在进气道进行混合。一台单独开发的电控单元HECU用于控制内燃机的点火时刻及DME和其它燃料的喷射时刻和脉宽。HECU通过原机ECU读取内燃机的信号数据并由工控机进行调整，实现对DME能量混合分数和体积混合分数进行控制。利用Horiba MEXA-7100DEGR尾气排放分析仪对NOx、HC和CO排放进行采集和分析。缸压和曲轴转角信号输入DEWETRON燃烧分析仪，并通过DEWE-CA燃烧分析软件进行后期处理，分析缸压、放热率、热效率、燃烧持续期、循环变动等燃烧参数。本文试验主要分为冷起动、怠速和1400r/min稳态三个工况以及DME与汽油、醇类等不同燃料进行混合试验，在试验过程中对DME能量混合分数及体积混合分数进行调整，每个工况下分为理论当量比混和气和稀燃工况两类试验。根据冷起动试验的相关结果，点燃式DME内燃机可以成功实现冷起动并稳定运转。相比较点燃式汽油原机，点燃式DME内燃机的运转特性和排放水平有了较大的提升，HC排放降幅达到75%，在冷起动20秒之后NOx和CO排放只有汽油内燃机的30%。此外，燃用DME时的能量流量只是传统汽油内燃机的50%。综上，DME作为点燃式内燃机冷起动工况下的燃料不仅是一种创新，更被证明是一种有效的可以改善内燃机效率和性能的方式。怠速工况的试验包括了纯DME、DME/汽油、DME/甲醇和DME/乙醇四种燃料。根据试验结果看出，DME可以单独用于点燃式内燃机，同时也可以与汽油或醇类燃料进行混合使用。试验证明， DME可以提高怠速工况下点燃式内燃机的热效率，缩短火焰发展期并实现内燃机的稳定运转，特别是DME单独作为燃料时的改善效果更明显。点燃式DME内燃机的指示热效率较汽油原机提高了30%，在理论当量比时，NOx排放只有20310-6，仅为原机的40%，而CO排放也在λ<1.20之后小于原机。综上，在怠速工况下，无论将DME单独使用还是与其它高辛烷值燃料混合使用均可以有效的改善内燃机的运转稳定性，降低燃料消耗并减少排放，实现对点燃式内燃机在怠速工况下整体性能的提升。稳态试验工况包括DME/汽油、DME/甲醇和DME/乙醇三种混合燃料，基于理论当量比混合下的DME/乙醇试验可以看出，随着内燃机负荷的增加，混合燃料内燃机的指示热效率呈现先上升后下降的变化趋势，当αDME=2%时平均提高幅度达到5.5%。此外，随着DME的混合还可以降低COVimep并缩短燃烧持续期。在排放方面，DME的添加可以有效降低HC排放，平均降幅达到40%。综上，基于不同燃料及不同工况的试验结果，在稳态情况下混合DME可以有效提高内燃机的性能并改善其存在的问题，特别是在中高负荷和转速情况下。