随着世界机动车保有量的增长,全球面临的能源与环境的问题也日益凸显,缸内直喷汽油机由于其自身经济性、动力性以及排放性等优势逐渐受到人们的重视。相比于传统进气道喷射汽油机,直喷汽油机的喷油器直接暴露在缸内燃烧的环境中,受缸内较高的燃烧温度以及燃油燃烧产物的影响更容易在喷油器头部形成积碳,从而影响混合气质量,造成发动机性能的下降。本次研究结合国内外研究现状,开展了对直喷汽油机喷油器积碳对喷雾特性的影响以及影响喷油器积碳生成的关键因素的探究,通过喷雾特性探究对发动机性能的影响并为发动机开发过程中的标定优化喷油器积碳生成提供相关的理论依据。本文首先通过平面激光米氏散射法、白光散射法和背光法等拍摄手段对积碳喷油器的喷雾落点和远场喷雾锥角贯穿距等进行了研究,研究的结果表明,喷油器积碳后在同一喷油压力下喷雾落点的面积和亮度都有所减小,并且落点油量分布不均匀,落点燃油质心相较于清洁喷油器沿喷油器中轴线径向方向向外扩展,这种喷雾落点质心的偏移增加了GDI汽油机喷雾撞壁的概率,从而造成发动机燃烧和排放的恶化。由于燃油的空化以及头部积碳的扰动使得积碳喷油器多次喷雾的喷雾落点稳定性和重现性变差。积碳喷油器整体喷雾锥角的大小在不同方向上体现出很大的差异性,这就导致喷油器积碳后整体喷雾形态由正圆锥形向椭圆锥形转变。与整体喷雾锥角不同,喷油器喷孔积碳后单孔喷雾锥角统一为变小的趋势。喷油器在实际喷射过程中针阀落座后会发生尾喷现象,尾喷燃油在发展过程中呈带状油束形态,在破碎过程中多破碎成粒径较大的油滴,影响雾化质量。高喷射压力和高燃油温度有利于喷油器尾喷油束的蒸发破碎,混合气燃烧质量好碳烟少有利于抑制喷油器头部积碳的生成,但对于已经积碳的喷油器来说,高喷射压力下二次尾喷的低速燃油以及高油温下燃油出口的剧烈雾化都会增大积碳对燃油的吸附量,加之高温燃油使喷油器头部温度升高,这些因素反而会加速积碳的积累。运用发动机台架进行不同工况下的积碳的制取,发现实际运行过程中缸内平均温度和缸内碳烟对喷油器头部积碳的形成都具有重要的影响,在高碳烟下相同时间内形成的积碳量更多,较高的缸内温度会促进燃油以及润滑油等成分的蒸发裂解,从而使喷油器头部积碳更为致密。