直喷增压是汽油机技术发展的主要趋势，可以实现灵活的汽油喷射和发动机的小排量化，相对于传统的汽油机具有显著的节能减排潜力。但国际上大量研究表明，增压直喷汽油机在低速大负荷下容易出现至今尚未充分理解的超级爆震现象。超级爆震在汽油机火花点火之前就已经开始早燃，最高爆发压力几倍于汽油机正常燃烧的爆压，同时还伴随着高频的压力振荡，对发动机造成极大的危害，是当前增压直喷汽油机提高升功率的最主要的障碍。本文在增压直喷汽油机上进行超级爆震试验来研究超级爆震的特征以及机理，并且探索可行的抑制超级爆震的控制策略。在低速大负荷工况大量试验中提取超级爆震燃烧特征发现，早燃不一定发生超级爆震，超级爆震必须要有早燃。超级爆震热点早燃时刻越早（CA10），循环的超级爆震时刻越早。试验发现，超级爆震强度主要与末端混合气自燃强度相关。当缸内热点较多，能够发生多次较强自燃，或者处于临界状态的未燃混合气较多，发生强烈自燃燃烧时，超级爆震强度较大。超级爆震强度和爆震发生前的压力升高率、放热率以及发生时剩余的未燃混合气能量无关。点火诱发强烈爆震只能模拟早燃，并不一定能够模拟强度较大的超级爆震。针对喷射策略试验研究表明，进气行程二次喷射较单次喷射能够显著减少超级爆震发生频率。合理优化进气二次喷射时刻和分段燃油比例，可以有效地抑制超级爆震，并能保证发动机的油耗、排温以及排放均优。对于本文研究发动机，优化的抑制超级爆震的喷射策略是在进气行程两次喷射：第一次开始时刻进气行程中期，第二次结束时刻为进气行程晚期，第二次喷射的燃油占总油量的30%。针对配气相位的试验研究表明，通过提前进气门开启角度实现扫气并不能够有效抑制超级爆震。而通过推迟排气门关闭角度实现扫气则能够抑制发动机的超级爆震，但扫气使得发动机的排气温度下降、油耗上升。NOx，THC和CO2排放下降，CO排放上升。本文研究证明了热炭烟也可能是超级爆震的诱发源。根据多缸机试验以及单缸机外部加活性炭粉模拟炭烟诱发超级爆震的试验结果，证明了发动机缸内残余废气中的高温大粒径炭烟能够加热周围的混合气，使其自燃，导致超级爆震。