高速发展的汽车行业与石油能源匮乏、环境污染严重的矛盾日益突出,寻求合适的替代燃料减缓石油压力、减轻环境污染已经成为世界各国内燃机的重要研究方向之一。相对于已投入使用的无水乙醇,含水乙醇在生产过程中省去脱水环节,能耗大大降低。本文采用含水乙醇制备含水乙醇汽油,研究含水乙醇汽油的部分重要性质。缸内直喷(GDI)汽油机因其动态响应好、热效率高等特点发展迅速,但是颗粒物排放严重。本文将乙醇汽油应用于GDI发动机,研究了汽油、E10(无水乙醇体积占比10%)、E10W(含水乙醇体积占比10%)三种燃料的燃烧特性和排放特性;通过调节喷油时刻、点火时刻以及过量空气系数等参数,研究GDI发动机燃用乙醇汽油的燃烧排放规律,对颗粒物排放进行重点分析研究。本文对不同比例乙醇汽油的稳定性、理化特性进行研究,研究发现,小比例和高比例的乙醇汽油稳定性较好,中比例的E20W与E30W在高于-20℃就产生相分离现象;E10与E10W的热值、运动粘度以及汽化潜热接近汽油,发动机可以直接燃用。本文重点研究了 E10W的蒸发特性,研究表明,油膜厚度小、氮气流量高、加热速率大均有利于蒸发,增大乙醇比例也促进乙醇汽油蒸发。在GDI发动机中低转速工况下,研究了汽油、E10和E10W不同负荷下的燃烧特性和排放特性,研究结果表明,E10和E10W的燃烧特性峰值(缸内压力、压力升高率、瞬时放热率、缸内平均温度)基本上都高于汽油,E10W除了缸内平均温度,其余燃烧特性的峰值均高于E10;而且两种乙醇汽油均具有减排能力,在2000rpm和2500rpm时,CO和THC排放量基本上低于汽油,但在转速为2500rpm两种乙醇汽油NOx排放量比汽油高。本文研究了 GDI发动机不同控制参数的改变对汽油、E10和E10W燃烧排放的影响,研究结果表明,喷油时刻改变,汽油、E10和E10W燃烧特性峰值变化不大;常规排放物中CO的波动量相对较大,而THC和颗粒物的排放均随喷油时刻的增大先减小后增大。点火时刻提前,汽油、E10和E10W的燃烧特性峰值都增大且对应相位提前;常规排放物NOx、CO、THC以及颗粒物总数量浓度均随着点火时刻的提前而增多。随着过量空气系数的增大,汽油、E10和E10W燃烧特性峰值均成下降趋势且对应相位延迟;常规排放物CO、THC以及颗粒物总数量浓度随过量空气系数增大而减小,但NOx排放物呈现先增大后减小趋势。三种控制参数下,E10W的颗粒物排放都优于汽油,颗粒物粒径分布范围减小,核态颗粒物和积聚态颗粒物总数量浓度降低。