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能源枯竭与环境污染是限制人类发展的重要问题，汽车既消耗能源又产生尾气污染，是解决当前资源与环境问题的重要阵地。汽油车保有量大、行驶里程长，对能源消耗和环境污染的贡献比重很大，但是汽油机由于压缩比低、混合气偏浓及泵气损失大，其经济性较差。直喷汽油机（GDI）可以有效减少汽油机泵气损失，采用稀混合气工作并适度提高压缩比，是提高汽油机热效率的重要手段。在直喷汽油机上运用废气再循环技术（EGR），进一步减小发动机泵气损失、改良新鲜充量物化特性，在提高直喷汽油机经济性的同时还可降低有害物质的排放。深入研究废气再循环对直喷汽油机燃烧和排放特性的影响规律，对实现汽油机高效清洁燃烧意义重大。本文结合国家―863‖项目--―轿车直喷汽油机开发‖，设计了直喷汽油机喷油器控制系统、优化了直喷汽油机电子控制单元、实验研究了废气再循环对直喷汽油机燃烧和排放的影响规律。主要实验结论如下：（1）基于飞思卡尔MC9S12XDP512单片机的直喷汽油机电子控制单元可以实现发动机的稳定运行及点火时刻、喷油时刻和空燃比的精确控制，满足实验要求；基于Peak_Hold驱动电流的喷油器驱动系统，可实现喷油器驱动电流波形的准确控制，可驱动喷油器迅速响应、可靠工作。（2）EGR的引入对直喷汽油机燃烧过程影响明显，随着EGR率增大，发动机峰值压力及峰值放热率减小，峰值压力相位推迟，燃烧重心后移。EGR条件下，点火时刻对直喷汽油机燃烧过程影响明显，点火时刻提前，直喷汽油机峰值压力及峰值放热率增大，峰值压力相位及燃烧重心前移；实验条件下，喷油时刻对直喷汽油机燃烧过程影响较小，发动机喷油时刻提前时，直喷汽油机峰值压力增大，但变化幅度很小；过量空气系数在0.8增大至1.0范围内，随着过量空气系数加大，发动机缸内峰值压力及峰值放热率逐渐增大，峰值压力相位及燃烧重心逐渐前移。（3）EGR对直喷汽油机排气温度影响明显，EGR率增大时，排气温度随之降低。EGR条件下，点火时刻、喷油时刻和过量空气系数均会影响发动机排气温度，排气温度随点火时刻、喷油时刻提前以及过量空气系数减小均呈下降趋势。（4）引入EGR几乎不影响直喷汽油机CO排放数量；EGR率条件下，点火时刻和喷油时刻对发动机CO排放的影响较小，过量空气系数对CO排放影响较大，过量空气系数越大则CO排放量越低，调整过量空气系数可实现CO排放降低86.4%。（5）EGR对直喷汽油机HC排放影响较小，随着EGR率的升高，HC排放会小幅升高；EGR条件下，点火时刻、喷油时刻对HC排放影响较小，点火时刻提前时，HC排放稍有下降；随着喷油时刻的提前，HC排放先增加后减小，在喷油时刻260°CABTDC左右时达到最大值；HC排放受过量空气系数的影响较大，过量空气系数的增大有利于HC排放数目的降低，实验条件下，HC排放下降幅度可达62%。（6）EGR率对直喷汽油机NOx排放抑制作用明显，EGR率越大，EGR对NOx排放的抑制作用越强，最大下降幅度可达81.2%；EGR条件下，点火时刻及空燃比均对NOx排放有明显影响，提前点火时刻及喷油时刻、增大过量空气系数均会增加直喷汽油机的NOx排放。总体上说，EGR的引入对直喷汽油机燃烧和排放均有明显作用，EGR会导致发动机峰值压力及峰值放热率减小、燃烧重心后移；EGR还可有效抑制NOx排放。通过EGR与点火时刻、喷油时刻及过量空气系数等参数组合优化直喷汽油机燃烧边界，可实现发动机燃烧相位及污染物排放的有效控制，大幅改善直喷汽油机的经济性和排放性。