近年来,甲醇作为清洁替代燃料,在减少车用发动机有害尾气排放,改善大气环境方面受到广泛关注。针对甲醇抗爆性好、火焰传播速度快、燃烧稀限宽等优点,探索点燃式甲醇发动机在部分负荷时稀燃条件下影响发动机工作稳定性的因素和解决大负荷下发动机运转粗暴的问题,对于提高稀燃条件下甲醇发动机燃烧稳定性和热效率,抑制大负荷下增加的爆震趋势,具有重要的工程应用价值。本文研究中,基于一台原型汽油机研制了点燃式压缩空气辅助进气道喷射甲醇单缸试验机。通过试验研究了冷却水温、喷气时刻、点火提前角以及点火能量对点燃式甲醇发动机在部分负荷下的稀薄燃烧特性的影响。研究表明:较高的冷却水温度减少散热损失,改善甲醇燃料的蒸发和雾化效果,形成较为良好的混合气浓度;存在最佳的喷射时间窗口,使喷射的甲醇-空气混合气在进气门处于较大升程的情况下进入缸内,在经过进气和压缩行程后形成较为均匀的混合气,燃烧相位提前,动力性和稳定性有所改善;存在最佳点火提前角,使得发动机的燃烧效率最高,改善发动机运行的稳定性和动力性。点火能量的提升使不完全燃烧和失火循环现象的次数减少,改善稀薄燃烧稳定性和热效率。在稀薄燃烧边界拓展试验中,耦合最佳冷却水温、喷气开始时刻、点火提前角以及高能点火能量可以实现更宽范围的稀薄燃烧,稀燃极限的过量空气系数可达1.63。同时,针对甲醇发动机在大负荷条件下出现的爆震燃烧,本文使用了基于小波包分析的爆震特征频带提取方法和基于能量熵的爆震强度评价指标,并在大负荷条件下利用稀薄燃烧解决了爆震趋势增大的问题。研究表明:点燃式甲醇发动机样机的爆震特征频带为11.25～18.75k Hz,随着爆震的发生此频带的能量迅速增加。将不同高频振荡压力信号的能量熵中的最大值作为爆震强度评价指标,与基于Siemens VDO算法的爆震因子KF有较好的线性相关性（相关系数在0.9以上）。试验研究发现,中速大负荷下,随着过量空气系数增加,爆震燃烧循环比例逐渐降低,爆震发生的趋势得到了有效抑制,同时甲醇发动机工作粗暴的问题得到了缓解。