鉴于环境污染和汽车保有量的双重压力必须找到合理的替代能源。由于天然气不仅具有很高的能量密度和抗爆性，而且具有节能减排的特点，所以更加得到重视。但天然气在均质压燃的过程中会出现相应的缺点和不足，在此前提和背景下本文对替代燃料天然气中的主要成分（甲烷）的燃烧性能进行了研究。　　从基元反应的角度分析甲烷在内燃机缸内的着火机理和分子转化过程，研究甲烷的燃烧性能和燃烧过程，利用气相动力学软件Chemkin中的零维单区模型建立了甲烷的均质压燃烧仿真模型，并进行试验验证了模型的准确性。　　利用模型分析甲烷在不同曲轴时刻的反应路径，根据基元反应速率提取了甲烷的简化碳链传播流——甲烷首先生成甲基，随后甲基生甲醛，继而生成一氧化碳。分析得出对甲烷燃烧过程起到关键作用的自由基为氢氧根和超氧化氢(HO2)。　　研究了各初始条件对甲烷燃烧的影响。模拟计算了在不同转速工况下，压缩比、过量空气系数、进气温度、进气压力、发动机转速对甲烷燃烧缸内压力、温度、着火相位和氮氧化合物排放的影响，结果证明纯甲烷在低进气温度和低压下着火相位并不好。在同等模型和模拟条件下对比了正庚烷和甲烷的燃烧性能，正庚烷可以在正常进气温度下实现均质压燃，且比甲烷燃烧的着火相位好。　　提出掺入正庚烷来实现甲烷的均质压燃，研究了掺入不同比例的正庚烷对甲烷着火相位和对初始条件要求的变化;分析结果表明掺入5％的正庚烷就可以降低甲烷燃烧对进气温度的要求，当掺入比例为15％时，可以使甲烷实现低温压燃。研究了废气再循环(EGR)对甲烷燃烧的改进，EGR可以大量减少氮氧化合物的排放，但EGR对甲烷着火相位和对初始条件要求的影响并不是很大。　　本研究为天然气在均质压燃条件下的使用提供了很好的思路，对推广天然气在内燃机中的使用有一定意义。