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为了实现内燃机高效清洁燃烧，均质压燃(HCCI)、反应活性控制压燃(RCCI)等多种燃烧模式相继提出，重整制氢技术在内燃机中也得到了广泛应用。氢气活性单一，这限制了内燃机缸内充量活性随工况变化的灵活控制，而燃料低温氧化产物的多样性为内燃机缸内活性的灵活变化提供了可能，且低温氧化可以根据边界条件变化具有灵活的产物组合，同时不受催化剂选择和活性优化的限制，低的重整温度更容易实现；因此，低温重整在实现内燃机全负荷高效清洁燃烧方面具有很大潜力。为此，本文提出了内燃机低温重整燃烧新模式，同时针对燃料低温重整对发动机燃烧影响机理进行探究。
本文搭建了一套发动机低温重整系统，该系统可以实现重整条件的灵活控制；本研究还建立了在线定量气相色谱(GC)检测系统，对低温重整产物进行检测，运用光学诊断方法(高速摄影成像法和平面激光诱导荧光法)对缸内燃烧火焰发展进行深入分析，同时还利用CHEMKIN软件结合详细的化学反应机理对重整产物进行活性评价，以及对重整燃烧进行化学动力学分析。
首先，本文对HCCI低温重整燃烧机理进行了研究，研究结果发现，重整温度较低(423 K)时，PRF0(正庚烷)和PRF50都不会发生低温氧化；低温重整产物主要包括氢气、一氧化碳、烯烃、醛类、烷烃、炔烃、醇类和酮类；相比于PRF50，PRF0能产生更多的重整产物。低温重整能推迟HCCI着火，减缓HCCI燃烧速率，促进更多燃料的完全燃烧，进一步抑制缸内燃烧过程中的碳烟生成。每一种低温重整产物的活性不同，大部分低温重整产物都会降低缸内充量活性，这应该最终导致了HCCI发动机测试中着火时刻的推迟。相比于PRF0，促进PRF50着火的重整产物明显增多，而大部分重整产物对PRF50燃料着火时刻的影响能力减弱。低温重整可以作为解决HCCI燃烧相位控制困难、燃烧速率过快等问题的有效途径。
将燃料低温重整产物通过气道进入发动机缸内，通过预混燃料的低温重整产物，结合缸内喷射相同的燃料，本文提出了基于低温重整的单燃料RCCI概念，并针对该概念开展了研究。结果表明，重整温度提高(523K→623K)，正庚烷重整转化率增大。低温重整能推迟单燃料RCCI着火，且重整温度越高，滞燃期越长。当重整没有发生时，单燃料RCCI出现两阶段低温放热，第一阶段的低温放热是由气道进入缸内的未发生重整的正庚烷引起的；当重整发生时，由于低温重整产物较低的活性，两阶段低温放热消失，同时，一些来自于低温重整产物中的醛类和酮类产生的PLIF信号出现在低温放热之前；低温重整减缓了低温放热阶段的甲醛演变过程，使单燃料RCCI燃烧更加平缓，使碳烟生成量降低。低温重整产物的热稀释影响和化学影响共同决定着着火时刻的变化，每一种低温重整产物的热稀释影响均会导致着火的推迟，而在各重整产物的化学影响下，既有能推迟着火的物质，也有能促进着火的物质；对于综合影响下可以促进着火的物质，其化学影响占据主导地位，而对于综合影响下可以推迟着火的物质，是热稀释影响还是化学影响占据主导，要根据推迟程度进行判断。低温重整能降低低温放热阶段的主反应速率，这是导致着火推迟的主要原因，此时，低温重整产物的热稀释影响在影响着火的因素中占据主导。
正丁醇作为柴油燃料的氧添加剂，因其良好的发动机性能表现得到了广泛关注，为此，本文研究了正庚烷/正丁醇掺混燃料的低温重整对发动机燃烧的影响。研究结果表明，随着丁醇掺混比例(30v％、50v％和70v％)的增加，重整产物中CO和醛类的摩尔分数升高，而烃类、H2、酮类和醇类的量降低。无论缸内早喷还是晚喷，低温重整均会推迟B30和B50燃料的着火，但对B50燃料的影响更小些，却能促进B70燃料的着火，低温重整引起的活性变化趋势并不受缸内混合气浓度分层度的影响。相比于早喷，低温重整对晚喷工况的影响较小。
低温重整可以导致B30和B50燃料的火焰发展模式更趋向于火焰传播，火焰发展变缓；尽管对于晚喷的B70燃料来说，无论是否发生重整，火焰传播在火焰发展中均占据主导，但低温重整仍使得早喷和晚喷的B70燃料的火焰发展都有顺序自然的趋势，火焰发展速度加快。然而在晚喷情况下，对B30和B50燃料来说，低温重整会导致燃烧室出现无焰区，这或许会引起未燃碳氢排放的增多。相对于早喷，晚喷会有较多的碳烟生成；低温重整可以导致B30和B50燃料的碳烟生成减少，而B70燃料的碳烟生成会因重整而增多。
超过半数的重整产物均会推迟三种掺混燃料的着火，3-C7H14、1,3-C5H8、C3H8和C2H6具有较强的推迟着火的能力，而C2H3CHO、C2H2和CH3CHO具有更强的促进着火的能力。除了CO、1-C5H10、1-C6H12和1-C7H14外，随着当量比的增大，其余物质对三种掺混燃料着火的影响均是减弱的；无论混合气浓度大小，主要重整产物对三种燃料着火的影响趋势是一致的。重整产物中的醛类是改变缸内充量活性的关键物质。
低温重整产物对发动机着火时刻的影响同时取决于重整产物中的物质种类和浓度，而每一种重整产物的浓度甚至种类，通常会受重整条件(燃料种类、重整当量比、重整温度、滞留时间等)的影响而发生改变，因此可以推断出，低温重整是灵活控制发动机缸内充量活性的一种方法，具有实现内燃机全负荷高效清洁燃烧的潜力。
本文搭建了一套发动机低温重整系统，该系统可以实现重整条件的灵活控制；本研究还建立了在线定量气相色谱(GC)检测系统，对低温重整产物进行检测，运用光学诊断方法(高速摄影成像法和平面激光诱导荧光法)对缸内燃烧火焰发展进行深入分析，同时还利用CHEMKIN软件结合详细的化学反应机理对重整产物进行活性评价，以及对重整燃烧进行化学动力学分析。
首先，本文对HCCI低温重整燃烧机理进行了研究，研究结果发现，重整温度较低(423 K)时，PRF0(正庚烷)和PRF50都不会发生低温氧化；低温重整产物主要包括氢气、一氧化碳、烯烃、醛类、烷烃、炔烃、醇类和酮类；相比于PRF50，PRF0能产生更多的重整产物。低温重整能推迟HCCI着火，减缓HCCI燃烧速率，促进更多燃料的完全燃烧，进一步抑制缸内燃烧过程中的碳烟生成。每一种低温重整产物的活性不同，大部分低温重整产物都会降低缸内充量活性，这应该最终导致了HCCI发动机测试中着火时刻的推迟。相比于PRF0，促进PRF50着火的重整产物明显增多，而大部分重整产物对PRF50燃料着火时刻的影响能力减弱。低温重整可以作为解决HCCI燃烧相位控制困难、燃烧速率过快等问题的有效途径。
将燃料低温重整产物通过气道进入发动机缸内，通过预混燃料的低温重整产物，结合缸内喷射相同的燃料，本文提出了基于低温重整的单燃料RCCI概念，并针对该概念开展了研究。结果表明，重整温度提高(523K→623K)，正庚烷重整转化率增大。低温重整能推迟单燃料RCCI着火，且重整温度越高，滞燃期越长。当重整没有发生时，单燃料RCCI出现两阶段低温放热，第一阶段的低温放热是由气道进入缸内的未发生重整的正庚烷引起的；当重整发生时，由于低温重整产物较低的活性，两阶段低温放热消失，同时，一些来自于低温重整产物中的醛类和酮类产生的PLIF信号出现在低温放热之前；低温重整减缓了低温放热阶段的甲醛演变过程，使单燃料RCCI燃烧更加平缓，使碳烟生成量降低。低温重整产物的热稀释影响和化学影响共同决定着着火时刻的变化，每一种低温重整产物的热稀释影响均会导致着火的推迟，而在各重整产物的化学影响下，既有能推迟着火的物质，也有能促进着火的物质；对于综合影响下可以促进着火的物质，其化学影响占据主导地位，而对于综合影响下可以推迟着火的物质，是热稀释影响还是化学影响占据主导，要根据推迟程度进行判断。低温重整能降低低温放热阶段的主反应速率，这是导致着火推迟的主要原因，此时，低温重整产物的热稀释影响在影响着火的因素中占据主导。
正丁醇作为柴油燃料的氧添加剂，因其良好的发动机性能表现得到了广泛关注，为此，本文研究了正庚烷/正丁醇掺混燃料的低温重整对发动机燃烧的影响。研究结果表明，随着丁醇掺混比例(30v％、50v％和70v％)的增加，重整产物中CO和醛类的摩尔分数升高，而烃类、H2、酮类和醇类的量降低。无论缸内早喷还是晚喷，低温重整均会推迟B30和B50燃料的着火，但对B50燃料的影响更小些，却能促进B70燃料的着火，低温重整引起的活性变化趋势并不受缸内混合气浓度分层度的影响。相比于早喷，低温重整对晚喷工况的影响较小。
低温重整可以导致B30和B50燃料的火焰发展模式更趋向于火焰传播，火焰发展变缓；尽管对于晚喷的B70燃料来说，无论是否发生重整，火焰传播在火焰发展中均占据主导，但低温重整仍使得早喷和晚喷的B70燃料的火焰发展都有顺序自然的趋势，火焰发展速度加快。然而在晚喷情况下，对B30和B50燃料来说，低温重整会导致燃烧室出现无焰区，这或许会引起未燃碳氢排放的增多。相对于早喷，晚喷会有较多的碳烟生成；低温重整可以导致B30和B50燃料的碳烟生成减少，而B70燃料的碳烟生成会因重整而增多。
超过半数的重整产物均会推迟三种掺混燃料的着火，3-C7H14、1,3-C5H8、C3H8和C2H6具有较强的推迟着火的能力，而C2H3CHO、C2H2和CH3CHO具有更强的促进着火的能力。除了CO、1-C5H10、1-C6H12和1-C7H14外，随着当量比的增大，其余物质对三种掺混燃料着火的影响均是减弱的；无论混合气浓度大小，主要重整产物对三种燃料着火的影响趋势是一致的。重整产物中的醛类是改变缸内充量活性的关键物质。
低温重整产物对发动机着火时刻的影响同时取决于重整产物中的物质种类和浓度，而每一种重整产物的浓度甚至种类，通常会受重整条件(燃料种类、重整当量比、重整温度、滞留时间等)的影响而发生改变，因此可以推断出，低温重整是灵活控制发动机缸内充量活性的一种方法，具有实现内燃机全负荷高效清洁燃烧的潜力。