汽车行业完成了向小型化增压直喷发动机的重大转变,但性能进一步提升受到爆震的限制。一些研究人员已经提倡添加乙醇作为替代燃料,与传统汽油相比,它具有更高的辛烷值、更快的火焰传播速度以及更大的汽化潜热值。当前采用的E10或E85无法在全部工况最大化的利用乙醇的优点,本文为了充分利用乙醇燃料的优势,采用EDI+GPI双喷射的新技术,结合直接喷射和进气道喷射(EDI+GPI:ethanol direct injection plus gasoline port injection)的燃料喷雾特性的优点,并且可以根据发动机工况在线调节乙醇汽油的混合比例,以便改善发动机的压缩比使得发动机性能得到优化。本文研究目标是采用实验结合数值模拟的方法来研究乙醇的物理性质和热力学条件是如何影响EDI+GPI发动机的爆震。首先,实验研究了提高乙醇能量占比(EER:ethanol energy ratio)对改善EDI+GPI发动机爆震性能的潜力。在三个测试负荷下,22%和26%之间的EER足以使燃烧相位保持在最佳而没有爆震。其次,采用数值模拟研究了EDI+GPI双喷射的喷雾特性,并进一步分析了乙醇的物理因素对EDI+GPI发动机的爆震影响。模拟结果表明,进气在缸内形成的涡流严重影响着GPI和EDI喷雾过程的发展,它增强了燃料和气体之间的传热和传质过程。EER23增加到EER80,相对GPI缸内平均温度下降了5K到20K之间,乙醇的冷却效应显著。EER0至EER31.7之间,燃烧火焰传播速度加快,EER再增加,燃烧室内乙醇冷却效应作用,燃油蒸发变差,壁面效应加剧,燃烧效果反而变差。最后,利用数值模拟分析了热力学条件对EDI+GPI发动机的爆震影响。模拟结果显示,温度对爆震形成的影响小于压力,而主要取决于能量密度。随着EER的增加,点火提前角的增加需要控制在合适的范围才能更好的优化燃烧过程。在EER31.7工况下,点火正时在28 CAD BTDC的燃烧过程明显优于30 CAD BTDC.