随着工业化进程的深入，环境污染与能源短缺问题日益严峻。然而众多小型内燃机的节能减排技术的研究往往不易受到人们的足够重视。ISG（启动发电一体化）技术是一项在汽车混合动力方面有较为成熟应用的技术，但在小型发动机上应用较少。通过应用ISG技术，可以提高发动机的冷启动能力、提高燃油经济性、减少扭振降低噪声，同时省去飞轮、发电机、启动电机、以及相关的传动部件，有利于系统的简单化、模块化。自由电枢喷射技术是一种泵喷嘴一体化技术，其简化燃油系统同时具有一定的喷油精度，这使得它比较适合应用于小型内燃机电喷化改造。对小型发动机使用ISG技术及电喷化造，可以有效的改善燃油经济性和排放问题，并提高动力性能。本文研究了适用于小型汽油机的ISG技术及其电喷化方案，并对改造后的样机进行了实验研究。首先分析了国内外ISG的研究与应用情况，同时阐明了自由电枢喷射原理及其应用于小型内燃机上的优势。其次，根据电机使用要求初步进行电机选型以及确定电机外部结构参数。再根据启动力矩、成本因素等确定电机内部参数、使用材料等。使用Ansoft Maxwell对电机性能进行了仿真模拟，修正及优化相关电机参数。通过对市场进行调研，选取最符合要求的电机。使用16位单片机为核心建立了电机控制电路，使用三相全桥MOS功率管，搭建三相全控整流模块。接下来，对原有化油器样机进行电喷改造，完成包括电子节气门控制程序设计、角标传感器改造、氧传感器加装等工作。开发了基于发动机排气的氧传感器检测系统，实现了小型发动机用氧传感器的快速检测。为了更好的匹配电喷化后的发动机，优化其整体动力性、燃油经济性、以及排放性，使用Labview建立了Dataview标定系统，并对发动机ECU进行匹配标定，包括各种MAP以及关键参数的优化。将ISG装置整合到电喷改造后的小型发动机上，使用本文开发的Dataview标定软件对其中的参数以及控制策略进行优化。最后对改造完成的样机进行了实验研究，包括油耗、排放，及启动性能对比，提出进一步改善意见。