汽油缸内直喷(GDI)在改善经济性和动力性等方面有较大优势,已经成为内燃机发展的主要方向之一。GDI发动机将燃油直接喷射到气缸内,不可避免的引起喷雾撞壁。喷雾撞壁有利于油滴的二次破碎,但也容易形成壁面油膜,在冷启动阶段表现的更加明显。由于缸内和壁面温度较低,燃油雾化质量较差,并且壁面油膜蒸发困难,导致局部混合气浓度较高,促使大量碳烟的形成。针对以上问题,本文通过不同喷油策略下油膜及碳烟的特性来研究油膜和碳烟的生成机理及影响因素,并在此基础上进一步探究壁面油膜特性对碳烟排放的影响。为了实现上述研究目的,首先,建立了气道及燃烧室几何模型;然后,利用AVL FIRE软件建立了CFD模型,确定其初始、边界条件,并验证了模型的正确性;最后,在不同喷油角度、喷油时刻以及喷油压力下对喷雾及燃烧排放过程进行仿真计算,并对结果进行分析。研究结果表明:喷油器与气缸轴线夹角为0°时,壁面油膜只在活塞顶部形成,且厚度较小,碳烟排放量较低;喷油角度为30°和45°喷射时,在气缸壁面和活塞顶部都形成了壁面油膜,油膜较厚,并且燃烧放热滞后,碳烟排放较高;在压缩阶段喷油时,随着喷油时刻的提前,壁面油膜质量和厚度都明显减小,同时燃烧充分,形成的碳烟量较少;当喷油时刻推迟到喷油结束立即点火时,在火花塞附近形成了分层的浓混合气,但是浓度较高,碳烟排放量较大;随着喷油压力的增加,在活塞顶部形成更多的壁面油膜,但是油滴粒径较小,且混合气较均匀,最终形成碳烟量较少;壁面油膜所在位置的碳烟主要在燃烧后期形成,由于氧含量不足,碳烟无法得到氧化而伴随尾气排放造成环境污染;壁面油膜所引起的碳烟生成量随着油膜蒸发率的增加而增加,而油膜厚度与碳烟排放则没有表现出一定的规律性。