Otto循环模式低速二冲程双燃料机可以直接满足国际海事组织第3阶段排放标准（IMO Tier III）有害排放物限值要求,目前占据了低速双燃料机市场的主导地位。但气缸润滑油（以下简称气缸油）自燃引发天然气早燃问题阻碍了其进一步提升动力性和改善经济性,并威胁主机安全。为了解决该问题,必须理解气缸油自燃引发天然气早燃的发生机理,在此基础上掌握早燃抑制措施。目前关于低速双燃料机中多个因素对于早燃的影响规律缺乏系统性定量解析,而相应的早燃抑制策略也缺乏针对性。本文围绕这两个基本问题,从揭示气缸油自燃引发天然气早燃的化学促燃机理、定量分析早燃的影响规律及对应的控制策略、探索抑制早燃的高效技术措施三个方面开展了研究。具体工作如下:一、开展激波管实验与详细反应动力学机理分析,研究了天然气/柴油和天然气/气缸油混合气的自燃特性,从而解析了气缸油自燃引发天然气早燃的化学促燃机理,并揭示了双燃料机在天然气/柴油正常燃烧模式下的优化路径。研究中天然气、柴油和气缸油分别由与之化学自燃特性类似的甲烷（CH4）、正庚烷(n-C7H16)和正十六烷(n-C16H34)代替。结果表明:（1）CH4/n-C16H34混合气中n-C16H34浓度的增加会显著缩短滞燃期。此外,CH4分别掺混n-C16H34和n-C7H16的滞燃期对比显示,n-C16H34的化学促燃幅度明显强于n-C7H16,同等掺混比例下n-C16H34与n-C7H16相比,可使滞燃期进一步缩短约50%。该结果说明燃烧室中天然气/气缸油混合气区域内气缸油蒸气浓度的增加会进一步加剧气缸油的化学促燃效果,也证明了低速双燃料机中气缸油自燃引发早燃的客观倾向性和危险性。因此,必须从优化发动机设计及控制参数与减少进入燃烧室内的气缸油量等物理角度抑制早燃。（2）混合气自燃特性研究还表明CH4混合气中掺混少量n-C7H16同样会大幅提升混合气活性,适度增加n-C7H16含量可进一步缩短滞燃期。可见正常燃烧中通过预喷柴油可显著提升天然气预混合气反应活性,适度增加预喷量会进一步缩短滞燃期,改善发动机性能。二、应用自主研制的可视化快速压缩机平台开展了多因素对于气缸油自燃引发天然气早燃的影响规律研究,获得了定量分析结果并制定了早燃抑制策略。结果表明:（1）缸内局部天然气偏浓区的存在导致早燃火焰传播速度提升了约10.7倍,早燃剧烈程度增加了约30倍,早燃发生倾向也加剧了约57%。而天然气甲烷值、压缩温度与压力、单个油滴尺寸等因素的变化虽然会小幅提前早燃发生时刻,但对早燃火焰传播速度、早燃剧烈程度、早燃发生倾向的影响程度均远弱于局部天然气偏浓区。（2）因此抑制早燃的优先控制策略是改善预混合气均匀度并避免气缸油在燃烧室局部空间内聚集。通过设计优化满足上述要求后,发动机即可摆脱对燃用高甲烷值天然气或者降低功率运转的过度依赖,从而解决早燃抑制与发动机动力性能提升及经济性改善之间的矛盾。此外,小粒径油滴的滞燃期很短,如果多个小油滴的聚集可能加剧早燃倾向,需通过改善扫气口结构等措施避免油滴群聚集在燃烧室内。三、应用三维CFD数值模拟开展了低速双燃料机燃料喷射及混合气质量改善研究,通过计算得到了燃烧室内气缸油油滴及气缸油油蒸气分布规律和天然气-空气预混合气浓度分布规律,以此为依据,研究早燃的抑制措施。结果表明:（1）在高速扫气气流和大尺度涡流的综合作用下,气缸油油滴及油蒸气主要分布于缸壁附近与排气门下方,这将导致局部气缸油聚集,高浓度油蒸气与较高浓度天然气-空气预混合气分布重合,加剧早燃倾向。（2）为解决该问题,将天然气喷气时刻从228°CA提前至226°CA与天然气喷阀下偏角从0°增加至10°相耦合,可在严格限制天然气逃逸的前提下,使得原先与油蒸气浓区分布重合的局部天然气偏浓区转移至油蒸气浓区外（气缸底部）,并且其占据燃烧室的容积百分比也从18%大幅减少至5%,从而有效避免了局部混合气偏浓,抑制了早燃的发生。