缸内直喷式汽油机(GDI)得益于其更高的热效率和更好的动力性成为主流的汽油机技术,然而,随着日益严格的排放法规,尤其是最近颁布实施的国六排放法规规定汽油机颗粒物排放限制在6×10~(11)#/km,缸内直喷式汽油机高颗粒物排放的特性成为其进一步发展面临的巨大挑战。而传统的进气道喷射因为更充分的油气混合以及更少的燃油湿壁效应,导致颗粒物排放相对GDI发动机大大减少。因此本研究通过将两者结合,在原本的缸内直喷式汽油机上加装进气道喷射装置而形成双喷射发动机,充分结合两者各自的优势,在保证高效动力输出的同时产生更低的排放。除了排放法规的严苛限制,节能高效也是内燃机研究中永恒不变的发展方向。稀薄燃烧技术则是降低发动机燃油耗的有效燃烧策略,通过适当提高空燃比使缸内混合气更加充分的燃烧从而提高热效率降低油耗。分层稀燃则是更进一步的稀薄燃烧方案,通过达到更高的空燃比,从而取得更明显的降油耗的效果。本文的研究利用缸内-进气道双喷射系统开发了一种新型的缸内油气分层策略,即进气道喷油形成缸内外层稀薄混合气氛围,当活塞达到压缩上止点前直喷喷油形成火花塞附近的浓混合气,这种方案能在2000rpm,2BarBMEP的工况下使过量空气系数达到1.8而稳定燃烧,油耗相比原机也有显著降低。本文的研究是通过调整双喷射发动机的控制策略,考察其对于发动机燃烧及排放特性的影响,燃烧特性的研究包括了油耗、缸压及放热率、燃烧相位及持续期以及燃烧稳定性,排放特性包括了颗粒物的数量质量浓度、颗粒物粒径分布、颗粒物模态比例及GMD特性,同时还包括了CO、THC、NOx在内的气体排放特性。实验研究表明,通过调整控制策略,发动机的油耗最低相比原机降低了15.85%,通过直喷比例、直喷喷油压力及直喷时刻的调整可以燃烧的循环变动降低至理想水平。颗粒物排放方面,提高过量空气系数、提前喷油、提高喷油压力、推迟点火时刻的措施都会降低颗粒物排放,降低直喷比例也会带来显著的颗粒物排放下降。最优化的控制策略能使颗粒物浓度数量级相比原机从10~6降低至10~5,效果显著。气体排放特性主要是为控制策略的选择提供指导作用,避免出现颗粒物排放和油耗优化的同时气体排放出现过度的恶化情况。