缸内直喷(GDI)汽油机由于特殊的喷油方式,使其具有良好的动力性、经济性,成为乘用车发动机的主要发展方向,但直喷汽油机微粒排放远高于传统的进气道喷射汽油机,且与柴油机相比,GDI发动机排放的微粒粒径更小,对人体的危害更大。碳烟是微粒的重要组成部分,要想控制碳烟的生成,需要从根本上理解其生成机理,但碳烟生成机理十分复杂,近年来,光学测试在对碳烟的研究中越来越重要。其中基于双色测温原理的激光诱导炽光法得到了广泛的应用。本文利用高温黑体炉作为标准光源,得到亮度温度和灰度值之间的关系;搭建了双色法标定系统,在一台层流扩散火焰燃烧器上进行实验,以乙烯作为燃料,通过调节空气和乙烯的流量使其产生稳定的火焰作为研究对象,用Nd:YAG激光器作为激发光源,选择适当的激发波长和激发能量,使其激发后产生的炽光信号透过两个不同波长的滤光片,选用合适的采集时刻和门脉宽时间,用ICCD相机对信号进行采集;得到的图片经过去背景处理后读入matlab软件中进行计算,包括亮度温度矩阵的计算、失真点的校正、牛顿迭代法求取温度、求取碳烟体积分数,再对得到的灰度图像进行增强处理和伪彩色处理,从而得到二维空间内温度和碳烟体积分数的分布图像。在一台工作在600r/min,喷油压力为7MPa的GDI单缸光学发动机上进行了实验,研究6500μs、8000μs和9500μs三个不同喷油脉宽下,缸内燃烧过程碳烟的分布情况,结果表明:当喷油过早时,由于喷油器距离活塞顶较近,汽油直接喷到石英活塞顶,使采集到的信号不准确。当延后喷油角度和采集时刻后,可以得到炽光信号的灰度图像,利用燃烧器火焰的标定结果,得到气缸内被测区域碳烟的二维分布图像,经统计可得:随着喷油脉宽的增大,被测区域碳烟的浓度明显增加;大部分的碳烟分布在被测平面的中间区域,距气缸壁较近的区域分布较少;当喷油脉宽分别为6500μs、8000μs和9500μs时,被测区域碳烟体积分数小于1.0×10-8的像素点比例迅速减小,分别是:95.49%、70.98%、17.26%;碳烟体积分数在1.0×10-8-1.0×10-7范围内的像素点的比例迅速增加,分别为4.43%、26.05%、53.46%;碳烟体积分数在1.0×10-7-1.0×10-6范围内的像素点占的比例较小,但也在迅速增加,分别为0.06%、2.85%、25.24%;在1.0×10-6-1.0×10-5和大于1.0×10-5范围的像素点非常少。