近年来，我国汽车工业飞速发展，现在已经成为汽车产销量第一大国，引领着全球汽车行业的前进。但是，汽车行业的发展也带来了许多问题，其中最为突出的是能源问题和环境问题，能源问题既影响可持续发展，又给国家的安全带来严重危机，而环境问题对人类的健康和生存产生了威胁。氢气作为一种可再生的清洁能源，由于其具有特殊的理化特性，已经受到越来越多的关注，而废气再循环（EGR）作为一种可以有效降低NOX排放的机内净化手段，逐渐成为车用发动机降低排放的主要配置，研究废气再循环对缸内喷氢汽油机性能的影响具有重要现实意义。本文结合国家自然基金项目“氢气缸内直喷局部富氢稀燃汽油机及其混合动力汽车节能机理研究”，搭建试验台架，完成直列四缸汽油机到氢气缸内直喷、汽油机进气道喷射发动机的改装，搭建低压EGR系统，并安装相关测试设备，包括南峰CW160电涡流测功机、AVL五气分析仪、DS-9028燃烧分析仪、氢气质量流量计和小野油耗仪。通过电控系统实时调整发动机的点火提前角、EGR率、掺氢比和过量空气系数，首先研究了点火提前角对缸内喷氢汽油机燃烧特性及排放特性的影响和掺氢比对缸内喷氢汽油机燃烧特性及排放特性的影响，其次研究了在不同的过量空气系数下EGR和氢气的协同作用对缸内喷氢汽油机燃烧特性及排放特性的影响。本文的结论主要有以下几点：（1）掺氢条件下，增加点火提前角，缸内压力峰值增大，缸压峰值位置提前，缸压曲线整体前移，压力升高率变大，瞬时放热百分率峰值增大，峰值对应位置提前，且放热持续期缩短，放热集中，缸内的最高燃烧温度也不断增大，燃烧温度曲线整体前移。NOX排放随着点火提前角的增加而不断增加，且增幅都较大；HC排放均随着点火提前角的增加而小幅增加；而CO排放在小范围内波动，可以认为点火提前角对CO排放没有影响，在略稀混合气时，CO排放明显降低。在不同的过量空气系数下，扭矩均随着点火提前角的增加而先增大后减小，EGR条件下的扭矩峰值位置相对靠后；而排气温度均随着点火提前角的增加而不断降低。（2）随着掺氢比的提高，缸内压力峰值先大幅增加，然后缓慢增加，缸压峰值位置也是先大幅提前，然后小幅提前，瞬时放热百分率峰值也不断增大，峰值对应位置提前，放热持续期缩短，放热更集中；氢气燃烧速度较快，这也使得缸内燃烧温度升高，但是在试验条件下，在理论空燃比、掺氢比为25%时，缸内最高燃烧温度较之前降低。在理论空燃比下，随着掺氢比的增加，NOX排放先增加后降低，但是在过量空气系数为1.1和1.2时，NOX呈现一直上升的趋势，HC和CO均随着掺氢比的增加而降低，但是在过量空气系数为1.2时，CO排放极低而几乎不变化。少量掺氢即可以大幅提高扭矩，继续增加掺氢比，扭矩不再大幅增加，虽然掺氢提高了缸内的燃烧温度，但是其输出扭矩的增大说明混合气的热工转换效率增加，因此其排气温度反而降低。（3）在不同的过量空气系数下，研究EGR和掺氢的协同作用对发动机燃烧特性的影响。增加EGR率，缸内压力峰值降低，缸压峰值位置推后，但是在过量空气系数为1.0及小掺氢比时，出现了缸压峰值先增大后降低的情况，EGR的加入降低了泵气损失，使得缸内压缩线的压力增加，同时，火焰发展期所占曲轴转角变大，50%燃烧量位置逐渐推后，最高燃烧温度降低。当掺氢比增加时，随着EGR率的提高，缸压峰值降低幅度逐渐减小，缸压峰值位置推迟幅度减小，火焰发展期所占曲轴转角的变化差值也变小，50%燃烧量位置推后幅度减小。（4）在不同的过量空气系数下，研究EGR和掺氢的协同作用对发动机排放特性的影响。在不同的掺氢比下，随着EGR率的增加，NOX呈现降低的趋势，掺氢比为0%时，NOX处于较低的水平，加入氢气后NOX大幅提高，但是加入20%的EGR后，仍可以控制NOX排放水平和未加入氢气时的最大NOX排放水平相接近；未加入氢气时，HC排放呈现上升的趋势，加入氢气后，HC排放波动范围很小，几乎不变化，当EGR率为20%而又不加入氢气时，HC排放激增；CO排放呈现不规则的变化规律，在过量空气系数为1.2掺混氢气时CO排放都在0.1%以下，和HC排放相似，在EGR率为20%而又不加入氢气时，CO排放也相对较高。（5）在不同的过量空气系数下，研究EGR和掺氢的协同作用对发动机输出扭矩和排气温度的影响。未加入氢气时，扭矩随着EGR率的增加而降低，加入5%氢气，不同EGR率下扭矩即可提升13N·m左右，在有氢气共同燃烧时，扭矩会随着EGR率的增加而提高，但是在有EGR时，扭矩也不会随着氢气的增加而一直提高,基本处于平稳状态。在没有氢气时，总体上排气温度会随着EGR率的增加而提高，但是当增大掺氢比时，理论空燃比下排气温度随着EGR率的增加几乎不变化，稀混合气下随着EGR率的增加排气温度会出现降低的情况。综上所述，EGR的加入可以控制燃烧温度，降低NOX排放，降低泵气损失，但是也对燃烧产生了阻碍影响。氢气的加入可以提高燃烧速度，使燃烧更充分，但是也使NOX排放激增。将二者结合可以充分发挥各自的优势，弥补不足，同时加入EGR和氢气，不仅可以提高汽油机的输出扭矩，还可以将NOX排放指标控制在汽油机的原始水平，实现汽油机性能的提升。