为保障国家的能源安全,我国积极实施能源多元化战略来调整能源结构、构建多种能源形式相互转化的体系,同时为应对超高效率、近零排放的需求,针对内燃机先进燃烧模式的特点应用与之匹配的清洁替代燃料实现高效清洁燃烧势在必行。本文采用热力学试验和模拟仿真的手段研究了煤基合成柴油/汽油双燃料发动机的燃烧过程及污染物生成历程,并与传统石化柴油/汽油双燃料发动机进行了对比。针对煤基合成柴油/汽油双燃料发动机存在的问题,进一步采用正丁醇和聚甲基二甲醚（PODE）两种含氧燃料作为煤基合成柴油的添加剂调整直喷燃料理化特性探索其降低污染物排放的潜力。并通过燃料特性与燃烧边界条件协同控制探索含氧燃料添加剂对于降低双燃料发动机污染物的潜力。主要研究内容及结论如下:（1）通过仿真计算的手段研究了煤基合成柴油作为直喷燃料对双燃料喷射发动机燃烧及排放的影响规律。结果表明,直喷煤基合成柴油能在传统石化柴油的基础上继续提高热效率。此外在煤基合成柴油/汽油发动机的燃烧过程中存在明显高反应活性燃料的预混压燃和低反应活性燃料的多点自燃为主导的两阶段燃烧现象。在双喷射模式下直喷煤基合成柴油相较直喷柴油的燃烧持续期更短、低反应活性燃料的多点自燃占比更大,微粒排放量高于传统石化柴油,NOx排放量低于传统石化柴油。在煤基合成柴油/汽油双燃料发动机热效率最高的汽油比例下,提前直喷燃料的喷油正时使得第二阶段放热逐渐占据主导,指示热效率提高,NOx排放量明显升高,微粒排放量变化不大。（2）在仿真计算的基础上,试验研究了在煤基合成柴油中添加正丁醇和聚甲基二甲醚对双燃料喷射发动机燃烧及排放的影响规律。结果表明,在双燃料发动机上使用正丁醇和聚甲基二甲醚作为直喷燃料添加剂均可以有效降低污染物排放量,其中添加聚甲基二甲醚后微粒、NOx和HC排放均有所降低。添加正丁醇后微粒和CO排放量降低,其中降低微粒效果比聚甲基二甲醚更明显,NOx变化不大。（3）在研究直喷燃料中正丁醇掺混比对污染物生成的影响规律时发现,随直喷燃料中正丁醇掺混比增加,HC排放略微增加、NOx排放增加、CO和微粒排放降低。（4）通过燃料特性和燃烧边界条件协同控制探索高效清洁燃烧时发现,喷油正时6.5℃ABTDC～7℃ABTDC、直喷燃料中正丁醇掺混比25%～30%区域为最优区域。在此区域内指示热效率超过52%,压力升高率低于15 bar/°CA,与相同喷油正时的煤基合成柴油相比,在微粒质量浓度降低50%～55%、CO排放量降低10%～20%、HC排放量增加20%～25%,NOx增加40%～45%。