采用传统燃烧模式的柴油机在高负荷下面临高热负荷、高氮氧化物（NOx）排放等问题,而缸内喷水是解决此类问题的有效手段。本研究的目的是确定柴油机高负荷下缸内喷水与喷油策略的最佳结合方式,并深入理解缸内喷水带来的实际效果及其产生原因。为了便于比较分析,研究中采用三维数值模拟程序KIVA-3V结合遗传算法（GA）针对高负荷两种喷油策略（单次喷油和两次喷油）下喷水和不喷水工况分别进行优化计算并寻求最优解,总共计算了四组优化算例。结果显示,高负荷单次喷油情况下喷水的最优时刻为上止点前108度附近,喷水量为18%到30%的燃油质量。在喷水的相关参数中,喷水质量和喷水时刻对燃烧和排放影响较大,而喷水角度和压力的影响较小。当单独使用喷水并且不使用废气再循环（EGR）时,喷水最多可以降低30%的NOx排放。由于喷水量存在阈值（40%的燃油质量）,单次喷油时喷水无法完全取代EGR的功效。单次喷油策略下,喷水的主导效应是冷却效应,冷却效应延长了滞燃期从而增加了预混合时间,导致燃烧速率以及声响强度（RI）的增加并略微改善油耗率。单次喷油时喷水的优势是相比于EGR可以在不牺牲油耗率的情况下降低NOx排放,且喷水的可行区间大,易于控制。喷水的化学效应被证实是不明显的,对燃烧和排放影响甚微。高负荷两次喷油的情况下喷水的最优时刻是在第一次喷油时刻前的8到20度,喷水量为29%到51%的燃油质量。两次喷油策略下喷水量没有明显的阈值且喷水对于降低NOx排放的效果更加显著。两次喷油策略下喷水的主导效应是稀释效应,稀释效应通过降低氧气浓度降低了燃烧速率和声响强度,但是会轻微增加油耗率。两次喷油策略下喷水的优点是较高的NOx减排,而缺点则是会增加油耗率并且需要精确控制喷水参数。除了详细探究高负荷喷水的效果以外,还简要对比了高负荷、中负荷及低负荷下喷水各自的最优实现方式、主导效应及异同点。在中低负荷时两次喷油策略无明显优势,中负荷时两次喷油策略完全退化成单次喷油策略。此外中低负荷下喷水时刻都较早以充分利用喷水的冷却效应。在三种负荷下喷水都可以显著降低NOx排放但是增加HC排放则是不可避免的。