随着能源与环境问题日趋严重,实现柴油机高效清洁燃烧成为当前研究热点。GCI作为一种新型燃烧方式,利用汽油的高辛烷值和高挥发性,能够保证大比例预混合低温燃烧,从而降低氮氧化物和碳烟排放,但也存在着小负荷下易失火、大负荷下工作粗暴等问题,而优化燃料性质和调整喷射策略正是有效的解决途径。基于前期课题组对加氢催化生物柴油的研究,本文提出将汽油和高十六烷值的加氢催化生物柴油混合,提高燃料的着火性能,从而为实现GCI燃烧提供途径。本文按照汽油和生物柴油质量比4:1、3:2掺混制备得到混合油G80H20、G60H40,采用单次喷射和两次喷射方式,在定容燃烧弹中开展了不同比例混合油和纯柴油(D100)的喷雾燃烧可视化试验,分析了预喷脉宽和预、主喷间隔时间对主喷过程的影响。采用纹影法和阴影法进行了非着火条件下(定容弹充氮气)喷雾特性研究,结果表明,两次喷射混合油和纯柴油主喷气相贯穿距离随喷射时间不断增加,主喷油束液相贯穿距增加到最大值并稳定,主喷油束气、液相锥角在喷油一段时间后同样会达到稳定状态。混合油与纯柴油相比,主喷气相贯穿距相近,气相锥角较大,而液相贯穿距和液相锥角都较小,尤其是汽油占比高的混合油。两次喷射主喷相比于单次喷射,混合油和柴油的喷雾气相贯穿距较大,气相锥角较小,液相贯穿距较小,液相锥角较大。增加预、主喷间隔时间,主喷气相贯穿距减小,气相锥角增大,液相贯穿距增大,液相锥角减小。采用纹影法和化学荧光法进行了着火条件下(定容弹充空气)燃烧特性研究,结果表明,单次喷射下,混合油和纯柴油都是喷雾头部区域先形成着火点,然后向上游发展,火焰分布较集中。混合油着火延迟期大于纯柴油,火焰浮起长度大于纯柴油,液相长度小于纯柴油,火焰浮起长度和液相长度差值大于纯柴油。随着汽油占比增大,混合油着火延迟期延长,火焰浮起长度增大,液相长度减小,火焰浮起长度和液相长度差值增大。两次喷射下,混合油和纯柴油主喷油束的中间段直接燃烧,火焰分布相对分散均匀,火焰面积较大。混合油主喷着火延迟期小于纯柴油,火焰浮起长度小于纯柴油,液相长度小于纯柴油,火焰浮起长度和液相长度差值大于纯柴油。随着汽油占比增大,主喷着火延迟期缩短,火焰浮起长度减小,液相长度减小,火焰浮起长度和液相长度差值增大。增加预喷脉宽,混合油和纯柴油主喷着火延迟期缩短、火焰浮起长度减小、液相长度减小,火焰浮起长度和液相长度差值减小;增加预、主喷间隔时间,混合油和纯柴油主喷着火延迟期延长、火焰浮起长度增大、液相长度增大,火焰浮起长度和液相长度差值增大,有利于减少碳烟生成。本文研究了三种不同比例混合油的喷雾及燃烧性能,特别是采用两次喷射方式,获得了不同预喷脉宽和不同预、主喷间隔时间下主喷喷雾燃烧特性,以及预喷和主喷之间的影响机制,对指导GCI燃烧过程提供了有价值的结论。