由于能源危机与环境恶化,世界各国相继出台更严格的排放法规,新能源汽车的发展越来越受重视。传统发动机迎来了前所未有的挑战,同时也迎来了推动其进一步发展的机遇。本课题结合发动机进气道喷水技术与乙醇汽油掺混燃料的优势,在抑制小型强化GDI汽油机爆震趋势、降低排气温度的同时尝试恢复该技术所牺牲的发动机做功能力。通过发动机台架测试试验,寻求提高发动机动力性与燃油经济性,降低污染物排放的最佳折衷方案。通过改造发动机进气道,布置进气道喷射系统,实现了发动机进气道的含水乙醇喷射。主要研究了在各种发动机运行工况下,不同乙醇、水、汽油掺混比例以及不同喷射压力下进气道含水乙醇喷射对发动机性能的影响。利用进气道含水乙醇喷射对发动机爆震的抑制作用,分别在部分负荷和全负荷工况下通过不同优化策略对发动机动力性能和经济性能进行优化,并对优化后发动机的排放性能进行测试。主要研究结果如下:通过改变含水乙醇浓度以及喷射量实现不同乙醇、水、汽油掺混比例的进气道喷射。进气道含水乙醇喷射时,乙醇浓度提高有利于平均有效压力(IMEP)的增大以及当量比油耗(ESFC)的减小;随喷射质量比增大,IMEP减小。低乙醇浓度时(0,25%)ESFC升高,高乙醇浓度时(50%,75%,99.9%)ESFC降低。中等转速负荷下(2800 r/min,75%负荷),采用1:0:10的掺混比例能够达到原机的IMEP水平,采用7:0:10的掺混比例时,ESFC相比原机降低25.7%。随含水乙醇浓度增加,进气道含水乙醇喷射后NO_x排放增加,HC、排气烟度减少。随进气道喷射质量比增大,CO、NO_x、排气烟度减少,HC排放增加。进气道含水乙醇(50%浓度)喷射后,在部分负荷工况下(2000 r/min,75%负荷),进行点火提前角优化。优化后IMEP增高,喷射量为50%时达到原机水平;ESFC降低,喷射量为70%时相比原机降低10.9%。优化后,各排放物除CO变化不明显外,其他均有所增高。在2000 r/min,全负荷工况下,进行点火提前角和混合气浓度的同时优化。优化后IMEP、ESFC、增压涡轮前温度均降低,喷射量分别为30%、10%、70%时对应各参数分别最低,相比原机分别降低13.3%、12.9%、12.5%。优化后CO、NO_x、排气烟度均降低。进气道含水乙醇喷射时,喷射压力从0.5 MPa提高至0.7 MPa将降低IMEP,各排放物排放水平有所降低,ESFC变化不明显。