随着能源短缺以及对汽车动力性、经济性和排放特性的要求越来越高,对车用发动机燃油雾化的研究也越来越受到重视。这是因为燃油雾化的质量是决定燃烧过程的最重要因素之一。但是,目前燃油雾化的理论研究还远未成熟。尤其是近年来新排放法规的出台,对降低柴油机排放微粒和氮氧化物提出了更高要求,高压燃油喷射成为技术的方向发展,使得燃油雾化的研究成为发动机领域的研究重点,因此开展柴油机电控高压燃油喷射系统及其燃油雾化特性等方面研究具有重要的工程价值和学术意义。本文以某型号重型柴油机燃油喷射系统为研究对象,对喷雾定容弹、燃油碰壁试验所需的环境温度和压力控制装置、图像采集系统和同步触发系统进行了设计。设计了结构完全对称的喷雾定容弹,对弹体强度最弱的石英玻璃部件通过有限元方法进行了强度校核,优化了石英玻璃尺寸,从而满足设计的强度要求。开发了高度、壁温可调节的燃油碰壁平台,其可完成不同喷射压力、环境压力、碰壁距离、壁温和壁面粗糙度影响的试验;开发了环境压力和温度控制装置,从而满足喷雾场对环境温度和压力的要求。研制了喷油器和高速摄影仪同步触发系统的软硬件模块,搭建了电控高压共轨燃油喷射系统的可视化喷雾试验平台。本文对多孔喷油器喷雾均匀性采用喷雾特性参数的样本标准差进行评价,对单孔喷油器自由射流喷雾雾化质量采用贯穿距离、锥角和投影面积进行评价,对燃油碰壁喷雾雾化质量采用铺展半径和卷吸高度进行评价。利用MATLAB软件,针对不同的评价参数开发了不同的图像处理软件。本文开展了多孔喷油器和单孔喷油器自由射流喷雾试验。在不同喷射压力和环境压力下,实验研究了多孔喷油器喷雾均匀性。研究了不同喷射压力、环境压力、喷孔直径和环境温度下单孔喷油器自由射流喷雾特性,并通过级差分析比较了喷射压力、环境压力和喷孔直径三个因素的影响作用,其中对油束贯穿距离和油束面积影响的主导因素是喷孔直径,对油束锥角影响的主导因素是环境压力。本文对燃油碰壁喷雾过程进行了试验研究,分析了不同喷射压力、环境压力、碰壁距离、壁面温度和壁面粗糙度对碰壁喷雾特性的影响。通过影响指数比较了各影响因素对喷雾特性参数的影响作用。