增压直喷汽油机是未来汽油机发展的主要方向，其混合气质量决定了发动机的燃烧效率、排放水平和机油更换频率，直接影响着发动机的整机性能。精确控制其缸内的油气混合过程，保证在缸内形成优质可燃混合气是缸内直喷汽油机的核心技术。本文以现有增压直喷汽油机为研究对象，通过实验方法分析了缸内气流运动和燃油喷雾特性，基于实验结果对其数值模型进行了验证。以尽量减少燃油碰壁、缸内混合气浓度尽量均匀、点火时刻火花塞附近混合气质量稳定可靠为目标，对喷雾性能参数进行了优化。本文主要研究工作和创新点如下：(1)通过逆向工程和参数化建模方法得到了现在机型气道及燃烧室的数字模型。通过气道稳态流动实验分析了气道性能，基于稳态实验数据对气道CFD模型进行了校准。(2)通过定容燃烧弹的喷雾实验研究了不同喷油压力和不同背压的喷雾特性，并基于实验数据及图像验证了油气混合过程的喷雾模型。(3)建立了油气混合计算模型，利用AVL—FIRE CFD软件计算了2000rpm全负荷下不同喷油压力、不同喷油时刻、不同喷油角度的混合气形成过程，分析了计算结果并总结了喷油压力、喷油定时、喷油角度对油气混合性能的影响规律。通过对性能参数的优化，提高了该工况下的混合气质量。该规律可以推广到发动机的所有工况，全面提高GDI发动机的油气混合质量。