缸内直喷技术(GDI,Gasoline Direct Injection)因其在动力性、燃油经济性及排放性等方面存在优势,已成为目前车用汽油机广泛采用的主流技术。近年来随着颗粒物(PM,Particulate Matter)的概念进入公众的视野,汽车尾气环保问题受到了更加密切的关注。相较于传统进气道喷射发动机,缸内直喷汽油机由于其具有油气混合时间较短和混合不充分的特点,PM排放性能较差。最新的欧洲排放法规中已对缸内直喷汽油机颗粒物质量排放与数量排放提出了双重限值要求,给GDI发动机的研发带来了更大的挑战。本文基于仿真分析平台,对一台1.6L缸内直喷汽油机进行了微粒排放特性与控制的CFD优化研究,通过优化喷油策略,改善发动机缸内混合气的形成过程、壁面油膜量以及颗粒物排放性能。主要研究内容及结论如下:(1)根据发动机台架试验参数,运用STAR-CD等软件建立了GDI汽油机仿真平台。调整ECFM-3Z燃烧模型中的α、β经验参数及初始火核半径大小,对缸压曲线进行标定,结果显示仿真值与试验值吻合。以可视化喷雾试验作为依据,调整所建喷雾模型中的初次破碎、二次破碎、及碰壁子模型参数。喷雾模型标定结果显示:喷雾形态、喷雾锥角、贯穿距及索特平均直径与试验结果相符,误差在合理的范围之内。(2)从缸内微粒排放性能角度出发,在标定后的模型基础上进行了喷油策略优化研究,发现缸内颗粒物的生成与油气混合质量及壁面油膜生成情况密切相关。(3)相较于单次喷油策略,两次喷油能够明显改善缸内混合气形成质量、壁面油膜生成情况及缸内颗粒物排放性能。缸内颗粒物质量分数随着第二次喷油比例的增加先降低后升高;当燃油分配比例为65%:35%时的缸内壁面油膜生成情况与微粒排放性能最佳。(4)较早或较晚喷油均会导致壁面油膜量增大,引起缸内颗粒物排放的升高。单次喷射策略下缸内颗粒物质量分数随喷油时刻的推迟呈先增后减的趋势;SOI1位于滚流比峰值出现前的时刻时对滚流运动的影响较大;当SOI1为283.5°CA BTDC时,缸内壁面油膜生成情况与微粒排放性能最佳。(5)两次喷射策略下缸内颗粒物质量分数随第二次喷油时刻的推迟先降后升;当SOI2为140°CA BTDC时,缸内微粒排放性能最优。