我国汽车行业的飞速发展,使人们对汽车的需求量越来越大,与此同时造成的能源问题和环境问题也显而易见。最近几年我国石油对外存程度越来越大,这严重制约着我国的发展并且威胁着我国安全。所以寻找一种新型的可再生清洁能源已成为重中之重。由于正丁醇的性能与汽油比较接近,被许多科研人员所研究。计算机科学的快速发展使得发动机仿真计算得以实现。正是由于发动机仿真计算的周期较短,研发费用较低而且仿真精度能够满足实验要求,因此受到许多科研人员的喜爱和认可。本文应用GT-Power仿真软件建立一维发动机模型去模拟发动机运行,通过分析计算结果得出发动机燃烧与排放特性。应用CFD三维仿真软件去模拟发动机缸内气体的流动和爆震燃烧情况。一维发动机模型主要模拟发动机性能,三维发动机模型主要模拟发动机燃烧及其组分变化情况。通过一维和三维发动机模型的结合对发动机的燃烧和排放做出更精确的模拟。本文主要研究内容有四部分:正丁醇-汽油混合物对发动机燃烧和排放的影响;纯正丁醇对发动机燃烧和排放的影响;比较分析甲醇、乙醇和正丁醇在发动机中的燃烧和排放特性;正丁醇在缸内直喷汽油机机中的爆震分析。通过对这四部分的分析,为正丁醇燃料在内燃机上的应用奠定一定的基础。结果分析表明:在汽油中混入正丁醇燃料能够增大发动机扭矩,提高发动机有效热效率同时还能够降低发动机NO_x和CO排放。在发动机中使用纯正丁醇燃料时,发动机使用标准混合气在10°CA BTDC左右点火,同时缩小火核半径发动机的综合性能最佳。同甲醇和乙醇相比,使用正丁醇燃料发动机的燃油消耗率更低,NO_x和HC排放更少。在研究正丁醇燃料在发动机中的爆震燃烧时,在发动机中添加EGR能够更好的降低缸内燃烧温度和放热率进而使得发动机爆震减缓,但是较高的EGR率会导致发动机爆震增强。EGR组分中的CO₂和H₂O对抑制发动机爆震具有重要作用。综上所述,正丁醇本身具有良好的性能,能够提升发动机的动力和热效率,同时还能够减少发动机的尾气排放,是一种比较好的替代燃料。