在我国经济快速发展的背景下,汽车的保有量逐年攀升,这就使我国的石油需求量不断增加,而对于我国这样一个石油资源贫乏的国家来说已成为限制国家发展的一个重要因素。同时,汽车尾气带来的空气污染已严重的影响了人们的生活。因此,全世界都在致力于开发代用燃料和减少汽车尾气排放的研究。而氢气既可以作为代用燃料,又可以将其加入汽油机中来调节汽油机的性能及排放。目前为止所查阅到的关于掺氢汽油机的文献中大多以氢气和汽油都为进气道喷射的研究为主,而本文所进行的试验采用了氢气缸内直喷、汽油进气道喷射的方式,其最大的优势是可以有效的避免回火现象的产生。本文首先对喷氢过程进行了仿真以确定最佳的喷氢时刻。然后,进行了氢气汽油混合燃料火花点火发动机的台架试验,并分析了掺氢比,过量空气系数、点火提前角和EGR率对掺氢汽油机性能和排放的影响。利用台架试验所得的数据通过灰色关联度计算方法求出了每个影响因素与掺氢汽油机各个性能及排放参数之间的灰色关联度,并使用灰色关联分析法分析了掺氢汽油机性能和排放的各个参数受哪些因素的影响及影响程度。最后建立了神经网络模型,并对掺氢汽油机的性能和排放进行了预测。本文主要的结论总结如下:随着点火提前角的增大,NOX、HC和CO排放都随之增加。最佳点火提前角随着掺氢体积分数的增加而减小。随着过量空气系数的增加有效功逐渐降低,压力升高率持续减小,平均指示压力的循环变动系数增大,且压力升高率和平均指示压力的循环变动系数都随掺氢体积分数的增加而减小。掺氢体积分数的增加使热效率增大,NOX排放增加,未燃HC排放减少。汽油机加氢可以同时降低缸内最大压力的循环变动系数和平均指示压力的循环变动系数,而且缸内最大压力的循环变动系数和平均指示压力的循环变动系数都随着点火提前角的增加而减小。在加入EGR后,EGR率的增加使NOX排放显著降低,HC排放升高,瞬时放热率的峰值降低,其峰值所对应的相位也逐渐推迟,平均指示压力的循环变动系数先减小后增大,而掺氢能量分数对降低平均指示压力的循环变动系数的效果更加明显。在不使用EGR的条件下,过量空气系数是影响扭矩和功率的主要因素。掺氢比、过量空气系数和点火提前角对CO排放的影响作用基本相同且都较大。对于CO2排放和HC排放来说都是过量空气系数的影响作用最大。而掺氢比是3因素中对NOX排放影响最大的。加入EGR后掺氢比是影响扭矩和功率的主要因素。掺氢比、EGR率和点火提前角对CO排放的影响作用都很大。掺氢比和点火提前角对CO2排放的影响基本相同,但比EGR率的影响略大。对于HC和NOX排放来说都是点火提前角的影响最大,但对于NOX排放EGR率的影响相对于掺氢比和点火提前角有一定的差距。利用BP神经网络模型对掺氢汽油机性能及排放的分析结果为:在过量空气系数为1.5时,掺氢汽油机的扭矩随着掺氢比的增加和点火提前角的减小而增大,HC排放量随着掺氢比的减少和点火提前角的增大而增加,NOX排放量随着掺氢比的增加和点火提前角的增大而增加。在加入EGR后,掺氢比为25%时点火提前角较小的情况下扭矩随EGR率的增加而降低,而在点火提前角较大的情况下扭矩随EGR率的增加呈现出上升的趋势。HC排放随着点火提前角和EGR率的增大而增加,NOX排放量随着点火提前角的减小和EGR率的增加而减少。