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低温燃烧（LTC）在中低负荷下具有实现高效清洁燃烧的潜力，成为研究焦点。燃烧全历程提高混合速率的实现是新概念燃烧研究的核心。控制缸内燃烧温度是实现低温燃烧的关键所在。本文从缸内状态（温度、密度和氧浓度）控制和燃油控制出发，以实现清洁高效柴油燃烧过程为目标，采用数值模拟和试验相结合的方法，对新概念燃烧条件下影响混合率和化学反应率的因素进行了探索。得到以下主要结论：增大充量密度，降低了全局燃氧当量比，能有效地改善燃氧混合率，提高化学反应率，进一步促进了燃烧后期的混合速率，加快了燃烧后期的UHC氧化和CO向CO2转化的程度，缩短燃烧持续期，有利于提高发动机的指示热效率。充量密度作为温度、压力、混合气成分等的综合因素，与废气再循环（EGR）一样可以增加工质的总热容，降低缸内平均温度，有利于降低NOx排放，减少对高EGR率的依赖。进气门晚关降低了有效压缩比，能在最高缸压不超过发动机的极限压力时进一步增加充量密度；进气门晚关降低了压缩温度和燃烧温度，有利于降低NOx排放。但是，高充量密度带来的高的氧气质量和快的燃烧速率会使得局部燃烧温度过高，有利于生成NOx排放，因此必须辅以适当的EGR率。降低氧浓度对NOx排放的作用高于提高充量密度。基于高充量密度、适当氧浓度和进气门晚关三种技术，本文提出了高密度-低温燃烧（H Density-LTC）和燃烧路径控制策略。高密度-低温燃烧在实现低排放的同时，提高了指示热效率，具有在欧5排放水平下取消或简化后处理器的潜力。典型低温燃烧采用大于60%的EGR率，低于15%的氧浓度，能够同时降低碳烟和NOx排放，但CO和UHC排放很高，燃烧效率低，指示热效率低，只适用中低负荷。高EGR率抑制了燃烧温度，有利于抑制碳烟生成，这是典型低温燃烧降低碳烟排放的机理。高、满负荷下，高充量密度增强了燃烧全程的混合速率，有利于降低碳烟的生成率和提高氧化率，从而实现超低碳烟排放。单次喷油模式，喷油定时和EGR率可以控制着火延迟期和预混合气的形成，从而控制燃烧放热率。EGR可以推迟着火时刻，优化混合时间,降低燃烧速度，拓宽PCCI燃烧的负荷范围，降低NOx排放。在较高负荷下，单次喷油相比，多次喷油策略耦合高EGR率和进气增压实现的PCCI燃烧，更有利于形成稀且均匀的混合气，在降低排放和提高热效率上有明显的优势。