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低温预混合压燃模式突破了内燃机传统燃烧方式经济性和排放性的矛盾关系，有效降低燃油消耗，同时减少氮氧化物(NOx)和碳烟(soot)排放。但是着火相位控制、负荷范围拓展及碳氢化合物(THC)和一氧化碳(CO)排放高等问题严重限制了预混合压燃模式的实用化。为了主动控制预混合气的着火相位，促进预混合压燃模式的实用化，实现传统内燃机混合气形成方式、燃烧方式及使用燃料三个方面的统一，本文创新提出双直喷型柴油射流控制柴/汽油预混合压燃(JCCI)的新型燃烧模式。
双直喷型柴油JCCI模式通过压缩上止点附近的少量柴油射流引燃预混合气，主动稳定地控制其着火相位。采用缸内直喷的预混合气制备方式，通过调整喷射参数控制预混合气的分层分布，结合推迟着火相位，降低最大压力升高率，拓展至满负荷运行。此外，通过使用柴油与汽油等燃料的混合物作为预喷射主燃料，提高预混合气的反应活性，结合控制缸内预混合气的分布，有效地降低THC和CO排放。
本文基于186FA柴油机开发了双直喷型柴油JCCI模式的原理样机及相关测控程序，并对JCCI模式燃烧及排放性能进行发动机试验研究。发动机台架试验结果表明:在四个负荷条件下，柴油射流正时均有效地控制了预混合气的着火相位，鲁棒性较强。通过调整直喷预喷射参数控制预混合气的制备过程，实现了对第二阶段高温放热过程的独立控制。通过采用两次预喷射策略，形成预混合气的分层分布，降低最大压力升高率超过60‰结合推迟柴油射流正时，实现了JCCI模式的满负荷运行，相比于传统柴油扩散燃烧模式，JCCI模式燃油消耗率降低了4.3％，soot排放降低了75.3％，NOx排放降低了16.3％。
通过发动机台架试验可以发现，双直喷型柴油JCCI模式呈现明显的两阶段独立高温放热过程。本文通过CONVERGE软件进行三维模拟计算，详细分析了JCCI模式缸内工作过程。三维计算结果表明:柴油射流的压缩自燃，同时夹带着周围的部分预混合气共同燃烧，主导了第一阶段高温放热过程，即射流压缩自燃阶段。随着缸内温度和压力的升高，缸内环境达到预混合气的自燃条件，预混合气出现独立于第一阶段燃烧区域的大范围多点自燃，形成了第二阶段高温放热过程，即预混合气燃烧阶段。第二阶段高温放热过程内NOx产生较少，THC排放主要分布在狭缝等区域。
发动机台架试验和三维模拟研究表明，预混合气的制备过程直接影响第二阶段高温放热过程和THC排放。因此本文结合喷雾可视化及发动机台架试验，分析了直喷混合燃料对喷雾特征及JCCI模式性能的影响。喷雾可视化试验结果表明:较低的喷油压力和较晚的预喷射正时条件有利于降低混合燃料的喷雾贯穿距，改善湿壁问题。粘度更低、表面张力更小的煤油组分有利于促进主燃料喷雾的破碎蒸发过程。发动机台架试验结果表明:在较高负荷条件下，将预喷射主燃料中15％柴油替换为煤油，燃烧持续期缩短，指示热效率提高，并且THC和CO排放明显降低。
双直喷型柴油JCCI模式通过压缩上止点附近的少量柴油射流引燃预混合气，主动稳定地控制其着火相位。采用缸内直喷的预混合气制备方式，通过调整喷射参数控制预混合气的分层分布，结合推迟着火相位，降低最大压力升高率，拓展至满负荷运行。此外，通过使用柴油与汽油等燃料的混合物作为预喷射主燃料，提高预混合气的反应活性，结合控制缸内预混合气的分布，有效地降低THC和CO排放。
本文基于186FA柴油机开发了双直喷型柴油JCCI模式的原理样机及相关测控程序，并对JCCI模式燃烧及排放性能进行发动机试验研究。发动机台架试验结果表明:在四个负荷条件下，柴油射流正时均有效地控制了预混合气的着火相位，鲁棒性较强。通过调整直喷预喷射参数控制预混合气的制备过程，实现了对第二阶段高温放热过程的独立控制。通过采用两次预喷射策略，形成预混合气的分层分布，降低最大压力升高率超过60‰结合推迟柴油射流正时，实现了JCCI模式的满负荷运行，相比于传统柴油扩散燃烧模式，JCCI模式燃油消耗率降低了4.3％，soot排放降低了75.3％，NOx排放降低了16.3％。
通过发动机台架试验可以发现，双直喷型柴油JCCI模式呈现明显的两阶段独立高温放热过程。本文通过CONVERGE软件进行三维模拟计算，详细分析了JCCI模式缸内工作过程。三维计算结果表明:柴油射流的压缩自燃，同时夹带着周围的部分预混合气共同燃烧，主导了第一阶段高温放热过程，即射流压缩自燃阶段。随着缸内温度和压力的升高，缸内环境达到预混合气的自燃条件，预混合气出现独立于第一阶段燃烧区域的大范围多点自燃，形成了第二阶段高温放热过程，即预混合气燃烧阶段。第二阶段高温放热过程内NOx产生较少，THC排放主要分布在狭缝等区域。
发动机台架试验和三维模拟研究表明，预混合气的制备过程直接影响第二阶段高温放热过程和THC排放。因此本文结合喷雾可视化及发动机台架试验，分析了直喷混合燃料对喷雾特征及JCCI模式性能的影响。喷雾可视化试验结果表明:较低的喷油压力和较晚的预喷射正时条件有利于降低混合燃料的喷雾贯穿距，改善湿壁问题。粘度更低、表面张力更小的煤油组分有利于促进主燃料喷雾的破碎蒸发过程。发动机台架试验结果表明:在较高负荷条件下，将预喷射主燃料中15％柴油替换为煤油，燃烧持续期缩短，指示热效率提高，并且THC和CO排放明显降低。