爆震燃烧是火花点火内燃机一种常见的异常燃烧模式，其本质是火花点火形成的火焰在传播过程中，未燃区发生自燃点火。当爆震燃烧达到一定强度时，发动机即进入“爆震”工况并产生“爆震”现象：气缸内存在强烈压力波动，并出现尖锐的敲缸声以及剧烈的缸体振动。当工作在“爆震”工况时，发动机燃烧噪声将会增强，输出功率将会降低；发动机长期工作在“爆震”工况下，机体将产生明显的损伤，因而“爆震”工况是火花点火发动机工作过程中要尽力避免的工况。　　爆震燃烧是发动机产生“爆震”现象的原因，爆震燃烧的发生又是由于未燃区可能存在混合气自燃现象所致；这一过程与流动（湍流）和燃料的详细氧化过程（化学反应机理）等有极大的关联。随着化学反应动力学研究与计算机技术的发展以及CFD的进步，采用流体计算耦合燃料详细反应机理成为了研究爆震燃烧现象的有效途径。　　本文选取ZS157FMI-3型单缸汽油机为对象进行爆震燃烧研究。基于课题组前期研究基础并通过对爆震燃烧试验的分析，构建了试验台架系统。实现了点火角度实时修改，并基于dsPIC30F6014A型单片机，设计完成了能够进行包括缸压、爆震传感器、氧传感器、进气压力和温度、曲轴相位以及0～20mA标准电流信号和直流电压信号等信号采集和分析功能的数据采集卡KCDAC和上位机分析软件KCDAA。　　建立了试验用单缸汽油机一维工作过程计算模型，并通过试验对该模型进行了标定。提出了“基于油耗和空燃比的汽油机充气效率测试方法”，通过在试验用汽油机控制系统中增加空燃比精确控制模块，实现了试验发动机外特性工况的精确充气效率测量。在基础上，提出了“三线标定法”并对一维工作过程计算模型进行了精确标定，使得外特性工况下充气效率、功率和扭矩试验值和计算值的最大误差均在5％以下。　　基于ECFM-3Z燃烧模型建立了ZS157FMI-3发动机爆震燃烧过程的三维数值计算模型，并对不同点火角度、不同进气压力以及EGR率下未燃区的自燃过程进行了详细分析。结果表明：未燃区发生自燃的位置大致固定，基本在背离火花塞一侧靠近进气门的区域；未燃区发生自燃的过程并非出现在孤立点，而是在一个大致的区域；当未燃区产生第一次自燃后，还可能在其它位置发生新的自燃过程；进气压力升高后，可能发生自燃的区域将扩大。此外，通过扩展经典准维燃烧模型，在其中耦合了描述未燃区混合气详细反映机理（TRF半详细机理）的自燃子模型，并实现了较好的自燃发生相位预测。提出了实用的爆震燃烧量化指标，并在此基础上进行了爆震燃烧随点火提前角、进气压力、进气温度、空燃比以及EGR等的变化规律。研究表明：在爆震燃烧发生时，随着爆震燃烧的加剧，燃烧室壁面温度将会有整体的小幅上升，与此同时，缸内工质对气缸壁面的传热将会显著上升；进气增压或进气升温技术的采用将显著增加爆震燃烧强度。具体表现为:进气增压或升温后，试验工况下能够引发爆震燃烧的最小点火提前角将减小，且随着进气增压或升温幅度的增加而显著降低；同一点火角度值所能够引发的爆震燃烧强度随进气增压幅度增加而显著增强。