随着能源消耗的不断加剧,生态环境的不断恶化,寻求新型的、有前景的柴油代替燃料显得至关重要。松油作为一种新型可再生代替燃料,在国内外引起了极其广泛的兴趣。然而由于松油的十六烷值低,含氧量少,柴油中添加松油易引起爆震和效率低等问题,并且对碳烟颗粒的氧化能力受限。聚甲氧基二甲醚(PODE)因其高的十六烷值、挥发性、含氧量以及降soot潜力等特性而备受关注。而燃油雾化质量的好坏直接影响发动机的性能和排放。因此,本文基于可视化定容燃烧弹试验研究喷油压力、环境背压、喷孔直径对纯柴油(D100)、柴油中添加20%松油(PD20)、松油/柴油混合燃料中添加10%、20%PODE3-4(PDP10、PDP20)四种燃料的宏观喷雾特性的规律的影响。同时在四缸柴油机实验台架上进行不同负荷对发动机燃用四种燃料时的性能、燃烧以及排放特性的规律变化的试验研究。试验结果显示:喷油压力的提高能够改善燃油的雾化蒸发,四种燃料的喷雾贯穿距、喷雾体积和边界气体卷吸量均随喷油压力的升高呈现增加的规律变化,而喷雾前锋面速度呈现喷雾前期波动剧烈,后期趋于平稳的规律变化。在相同的喷油压力下,在D100中添加松油后,喷雾贯穿距增大,在PD20中添加PODE3-4后进一步增大,而喷雾体积和边界气体卷吸量并未呈现相一致的规律变化。提高环境背压,四种燃料的喷雾贯穿距、喷雾体积和边界气体卷吸量均减小,而喷雾锥角呈现增大的趋势。喷雾前锋面速度呈现先急剧减小后缓慢减小再至稳定的规律变化。四种燃料的喷雾贯穿距、喷雾锥角、喷雾体积和边界气体卷吸量均随喷孔直径的增大而增大。与纯柴油相比,在D100中添加松油后,缸内最大压力峰值和放热率峰值升高,BTE明显升高;在PD20中添加PODE3-4后,缸压、放热率峰值和BTE进一步升高。在中低负荷(<1.6 MPa)时,PD20、PDP10和PDP20的滞燃期缩短,MPRR升高。随着BMEP的升高,四种燃料的BSFC降低,BTE升高。在0.4MPa BMEP工况下,在D100中添加松油后CO、HC和NOx的生成量增大,soot排放降低;在PD20中添加PODE3-4后CO、HC排放明显改善。四种燃料的核态和聚积态颗粒物数浓度峰值随BMEP的升高而降低。当BMEP<1.6MPa时,在PD20中添加PODE3-4能够改善核态颗粒物和sub-50nm颗粒物的排放。当BMEP为1.6 MPa时,在PD20中添加PODE3-4能够改善聚积态颗粒物排放。在任意BMEP下,四种燃料的质量数占总颗粒质量数浓度的比例均很小。