燃油品质对于发动机性能尤其是经济性具有重要影响。高辛烷值燃油在实现高效清洁燃烧方面具有一定的潜力。目前国内外研究大多集中在爆震敏感工况燃油辛烷值对发动机、整车性能和排放的影响,而针对非常用工况的燃烧特性和燃油经济性影响的研究相对较少。同时,不同研究关于辛烷值对发动机影响的结论不尽相同。本文从不同辛烷值促进剂对发动机性能影响的角度,探究燃油组分、辛烷值与发动机工况之间的关联性。主要研究内容包括:第一部分,筛选常用族系组分作为辛烷值促进剂,包括含氧类组分:乙醇、异丙醇和MTBE;环烃类组分:甲苯、二甲苯和环戊烷。研究辛烷值促进剂与基础燃油（95#烷基化油）的混合特性。探究ON值（RON值与MON值）、BON（混合辛烷值）和S（燃料敏感性）之间的关联特性并使用不同混合模型对实验数据进行分析。结果表明:辛烷值促进剂与基础燃油混合存在非线性加成现象（协同混合与拮抗混合）。ON值与S值之间相关性较差,从其相关性系数R~2的值（RON为0.302、0.272和0.268,MON为0.106、0.039和0.045）可以看出。ON值与BON值之间具有较强相关性。使用ON混合模型和ON-S混合模型对实验数据进行分析。ON混合模型偏差值较大（RON最大偏差为10.67%,MON最大偏差为8.60%）,ON-S混合模型对混合燃油的辛烷值有较好的预测。使用混合燃油的S值,ON-S混合模型能够获得更好的预测结果（RON最大偏差为1.94%,MON最大偏差为3.35%）。第二部分,将辛烷值促进剂按照10%、20%和30%的体积比与基础燃油混合。首先,在2000r/min工况,分析不同负荷下辛烷值促进剂掺混比例对发动机性能的影响趋势（选用50N·m、150N·m和250N·m代表小、中和大负荷工况）。然后,对含氧类和环烃类组分进行对比分析。为凸显不同组分之间的差异性,选择30%掺混比。从负荷特性和转速特性角度分析不同组分对发动机性能的影响。结果表明:常用转速工况（2000r/min）,所有负荷下,添加环戊烷能够改善燃油经济性,30%-环戊烷具有最大节油率5.42%。乙醇混合燃油有效燃油消耗率最高（最大节油率:-6.13%）。中小负荷工况下,提高辛烷值能够改善混合燃油燃烧过程。加入含氧组分会使滞燃期延长,滞燃期与混合燃油的辛烷值不成正比。添加MTBE和环戊烷可以改善燃油经济性,大负荷工况下最高节油率分别为:2.65%和5.14%。中等转速工况（2500r/min）,加入乙醇和异丙醇能够提高燃烧初期反应速率。异丙醇具有更强的稳定性,芳烃类混合燃油在中温下更具反应活性。中高转速工况（3000r/min）,混合燃油经济性最好,甲苯、二甲苯和环戊烷最高节油率分别为:1.41%、2.07%和4.03%。第三部分,通过两组RON值为99和102混合燃油的对比,探究不同高辛烷值燃油在发动机性能上的宏观差异性,以及导致这种差异的深层次因素。结果表明:常用转速工况（2000r/min）下,缸内气流运动占主导作用,醇类组分燃烧持续期明显长于芳烃类组分。中等负荷工况下,火焰传播速度随反应路径不同相差较大,整体反应速率表现为:乙醇＞甲苯＞MTBE＞异丙醇＞二甲苯。乙醇混合燃油燃烧过程对于辛烷值变化的敏感性更高。含氧组分燃烧过程对于压力的敏感性要高于温度。中等转速工况（2500r/min）下,不同组分燃烧过程差异性最为明显。中高转速工况（3000r/min）下,混合燃油经济性最好,异丙醇混合燃油具有最高节油率为3.30%。在高转速工况（3500r/min-4500r/min）下,MON值更能表征混合燃油的抗爆性。与R99（RON=99）燃油相比,R102（RON=102）燃油油耗率整体偏高,说明一定程度上提高辛烷值,燃油经济性反而会恶化。含氧类组分对于燃油经济性恶化的影响更为严重,其中乙醇混合燃油节油率有最大降幅8.41%。随着辛烷值的提高,混合燃料理化特性对于燃烧过程的影响更为显著。