目前,与柴油机相关的节能减排技术成为了国内外的研究热点,特别是针对柴油机燃油高效喷射的研究是现阶段优化柴油机燃烧过程的主要研究方向之一。本文开展了柴油机燃油喷射模式的国内外研究进展的调研,了解了目前针对柴油机燃烧系统开展的相关研究工作,进一步对柴油机燃油喷射雾化实验研究的发展现状进行了调研,掌握了国内外同行应用的实验设备和测试手段。本文基于前人的研究再现了燃油射流雾化的数学推导过程,分析了影响燃油喷射雾化的主要因素。基于电控高压共轨喷射系统,本文设并搭建了柴油机燃油喷射系统可视化实验平台,测试平台可搭载高速数码相机、相位多普勒粒子分析仪(PDPA)及粒子图像速度仪(PIV)等先进的测试设备,根据柴油机燃油喷射系统的工作特点,本文对不同喷射温度的燃油瞬态喷雾特性以及稳态条件下喷雾矢量场分布进行了实验测试与分析。　　 本文配制了豆油甲酯(Soybean Oil Methyl Ester,SME)/0#柴油不同比例的混合燃油,并采用高速摄影技术对混合燃油的喷雾液相贯穿距与喷雾锥角进行了实验测试,采用PDPA设备对混合燃油喷雾过程中的粒径分布、喷雾轴向速度、径向速度进行了实验测试,通过高速数码摄影、PDPA系统的可视化实验,分析了混合燃料在不同混合比例下的宏观与微观雾化特性。　　 基于可视化实验研究的基础,为实现大比例混入生物柴油的混合燃油在柴油机上的有效应用,本文采用电磁感应加热方式将混合燃油温度分别加热至353K、413K、473K,探索了高温条件下混合燃油的喷射雾化的特性及可行性。本文采用PDPA系统针对B75混合燃油开展了燃油高温喷射条件下瞬态喷射雾化特性的研究。进一步地,本文采用PIV系统对B75混合燃油的稳态喷雾场的矢量分布进行了实验测试,分析了B75燃油喷雾场中速度、流线与涡量分布。　　 本文以7L23/30H型船用柴油机为基础,开展了高温燃油喷射及燃烧过程的数值计算,建立了喷雾、燃烧及排放模型,采用7L23/30H柴油机台架实验验证了计算模型的有效性,在此基础上本文应用CFD软件对高温燃油喷射条件下的柴油机工作过程进行了仿真计算,并将计算结果与Tier系列排放法规进行了对比。　　 实验研究表明,SME混入比例在混合燃油中超过50%时,雾化情况会明显恶化,对混合燃油进行热强化处理,能使混合燃油B75表现出的较好的雾化特性,热强化温度达到473K时的雾化特性各项指标接近0#柴油。对7L23/30H柴油机工作过程进行的CFD计算结果表明,高温燃油喷射温度达到413K以上后能在柴油机输出功率基本不变的情况下大幅降低Nox生成量,并能满足目前国际海事组织颁布的最严格的Tier-Ⅲ规定的Nox排放标准。　　 本文的研究成果对进一步发展燃油喷雾理论具有重要意义,对指导SME燃料在柴油机中的有效应用有一定参考价值。