增压、小型化是汽油机的主要发展方向之一,然而增压后汽油机的热负荷提高,爆震倾向加重。实际应用中通常采用推迟点火提前角、减小压缩比和加浓混合气的方法减缓爆震,但是牺牲了涡轮增压直喷汽油机动力性能和热效率。由于水具有较高的气化潜热和比热值,喷水技术在涡轮增压直喷汽油机排放的降低、性能的优化和热效率的提升方面优势明显,特别是对涡轮增压直喷汽油机爆震的抑制效果显著,是涡轮增压直喷汽油机性能强化的有效手段。进气管道喷水对涡轮增压直喷汽油机产生的影响主要有进气冷却作用和工质物性参数改变两个方面,阐明这两个作用影响力度的主次可以为涡轮增压直喷汽油机的进步提供理论支持。本文以涡轮增压直喷汽油机进气管道喷水为研究对象,以涡轮增压直喷汽油机工作过程的热力学理论为基础,采用热力学理论分析、实验验证、数值模拟的方法,明确涡轮增压直喷汽油机喷水技术的基础热力学原理,阐明涡轮增压直喷汽油机喷水技术的作用机制和节能减排机理,为涡轮增压直喷汽油机喷水技术的开发、应用提供全面的理论支持。本文主要研究内容及结论如下:（1）涡轮增压直喷汽油机进气管道喷水的热力学原理分析。在理想等容吸热循环的基础上分析喷水对各个热力过程的影响。1)将进气管道喷水过程简化为等焓过程,在整个过程中空气的相对湿度增大,而加湿所用的水在蒸发时吸收空气的热量使空气温度和压力降低;2)水的蒸发吸热使缸内工质初始温度降低。水蒸汽增加了工质的比热值,从而降低了缸内工质压缩和燃烧阶段的温升,使得吸热结束时缸内压力和温度都较原循环降低。3)理论分析表明,在忽略温度对绝热指数影响的前提下,喷水不能提高循环的热效率,但是却有效的降低了最高温度,而且使得T-s图上定容吸热线变得平缓,从而给涡轮增压直喷汽油机进一步提高压缩比和提前点火角提供了极大的便利和潜力,对于涡轮增压直喷汽油机而言,这些措施对提高经济性和动力性意义重大。（2）实验研究进气管道喷水对涡轮增压直喷汽油机动力性能和燃油经济性的影响。结果表明:涡轮增压直喷汽油机的动力性能随着WFR的增加而提升,并且功率和扭矩的增加幅度随着转速的升高而增加,各工况的整体提升幅度为1.65%5.27%。涡轮增压直喷汽油机的有效热效率在各转速下都有一定程度的提升,热效率提升幅度随WFR的增加而升高,3500 rpm全负荷WFR0.4时涡轮增压直喷汽油机有效热效率提升最大,为0.4个百分点。（3）开展喷水后涡轮增压直喷汽油机的数值分析和热平衡分析。研究说明喷水可以增加循环进气量,使缸内压力升高,3000 rpm全负荷WFR0.4时缸内峰值压力升高了3.1 bar,而缸内温度因为水的加入而降低,3000 rpm全负荷WFR0.4时缸内峰值温度降低了92.5 K,因此进气管道喷水可以有效抑制涡轮增压直喷汽油机爆震发生。喷水后涡轮增压直喷汽油机摩擦损失率和泵气损失率增加之和小于排气损失率和传热损失率的下降幅度,缸内工质比热比增加,从而使热效率提高。优化点火角和压缩比后,涡轮增压直喷汽油机性能和热效率得到进一步改善,优化点火角后各转速有效热效率的平均提升幅度为1.69个百分点,而将压缩比增加至12.5后各转速有效热效率的平均提升幅度为2.17个百分点。（4）从可用能的角度深入分析进气管道喷水对涡轮增压直喷汽油机缸内热力循环过程中不可逆性的影响。喷水后循环进气量增加,循环喷油量增加,进入缸内的进气可用能和燃料化学可用能增加;水蒸发吸热使涡轮增压直喷汽油机进气温度降低,因此进气的热力学可用能有小幅度的降低;进气量增加使涡轮增压直喷汽油机的动力性能增加,做功随之增加;虽然缸内温度降低使缸内燃烧引起的不可逆损失增加,但是传热带走的可用能和排气带走的可用能减小,做功能力增加,总体来讲喷水后循环的可用能效率升高。（5）设计四种不同的技术方案,深入研究水的进气冷却作用和工质成分改变对内燃机影响力度的不同。结果表明:压缩终点缸内压力的降低主要源于工质物性参数的改变,水的进气冷却作用对缸内峰值温度和压力的影响较小;工质物性参数的改变是进气喷水对点火燃烧后缸内温度和压力变化影响的主要因素,且工质物性的改变对缸内峰值温度和压力的影响随喷水量的增加更加明显。因此,工质物性参数的改变是喷水技术影响涡轮增压直喷汽油机热力学过程和性能的主要因素。