随GDI汽油机强化程度不断提高,其爆震问题愈加凸显,成为限制发动机性能进一步提升的主要技术障碍。水汽化潜热较大,在缸内蒸发吸热后能有效抑制爆震,因此发动机喷水技术成为解决爆震问题的有效技术手段之一,尤其是控制更加灵活的缸内喷水技术,成为极具发展潜力的发动机爆震控制技术。为进一步研究缸内喷水在抑制发动机爆震、提升发动机性能方面的潜力,本文基于一台具备缸内双喷射系统的单缸汽油机开展了缸内喷水试验研究,分析了不同喷水策略对发动机爆震、性能及燃烧过程的影响;同时在喷水基础上结合稀薄燃烧技术,探索了二者的结合在提高发动机动力性和燃油经济性方面的潜力。首先,研究了不同喷水时刻、压力、比例对爆震、性能及燃烧过程的影响。结果表明:缸内喷水能有效抑制发动机爆震,但喷水后发动机动力性及燃油经济性降低,且随喷水时刻推迟、压力提高、比例增大,对爆震的抑制作用增强,但发动机IMEP下降,ISFC上升。主要是由于随喷水时刻推迟、压力提高、比例增大,对燃烧过程的冷却效应增强,抑制爆震能力提高,但会使缸内温度、压力下降,火焰传播速度变慢,燃烧相位后移,IMEP下降,ISFC上升。其次,在不同喷水策略基础上研究了点火时刻及过量空气系数对喷水后发动机性能及燃烧的影响。结果表明:不同喷水策略下,将点火时刻提前,均可使IMEP提高,其变化幅度取决于喷水策略对爆震的抑制作用。随喷水时刻推迟,压力提高,比例增大,发动机性能提升幅度增大。通过对点火时刻的优化,指示热效率最高达到41.3%,相比于原机初始工况,IMEP提升6.1%,ISFC下降5.1%。在点火时刻优化的基础上结合稀薄燃烧能大幅提高指示热效率。当喷水比例为50%,过量空气系数为1.7时,指示热效率达到46.7%,指示燃油消耗率相比于原机初始工况点下降16.76%,IMEP提升19.6%。最后,研究了喷水对发动机大负荷工况范围的扩展能力及稀薄燃烧改善大负荷工况燃油经济性的潜力。结果表明:基于喷水对爆震的有效抑制作用,通过增加循环喷油量与进气量,实现了发动机在2000 r/min的当量比极限负荷由8.7bar至13bar的扩展,IMEP累计提升49.4%。在喷水扩展的大负荷工况下结合稀薄燃烧实现了发动机大负荷下燃油经济性的进一步提高。IMEP为11bar,过量空气系数为1.75时,指示热效率达到46.92%,相比于该负荷当量比燃烧时提高6.65%;指示燃油消耗率下降至180.75 g/（k W·h）,累计下降14.2%。但随负荷的进一步增加,受限于稀薄燃烧时的爆震及失火现象,稀燃极限变小,指示热效率提升幅度较小。