汽油压燃模式利用汽油高辛烷值和高挥发性的优势,在燃烧发生之前实现燃油与空气的充分混合,保证大比例的预混燃烧,降低碳烟排放,但是汽油压燃存在低温冷启动困难,润滑性能较差,大负荷工况下压力升高率过高的问题。加氢催化生物柴油由于其分子结构不含氧,十六烷值高,使其具有良好的稳定性和着火特性,且其粘度较大。因此,本文提出使用加氢催化生物柴油掺混汽油来解决现有汽油缸内直喷压燃的技术难题,而针对该混合燃油在定容燃烧弹的高温高压环境中采用先进的光学测试技术开展其喷雾、着火燃烧和碳烟特性的基础研究则是前提和关键。对此,本文在定容燃烧弹中的喷雾燃烧可视化试验主要研究内容和取得的研究结果如下:(1)对比分析了燃烧条件下高频背景光消光法和激光Mie散射法测量喷雾液相长度的异同,结果表明:背景光消光法测得的喷雾液相长度普遍大于激光Mie散射所测得的结果,而在低环境温度和低氧浓度条件下,这种差异则非常小。背景光消光法能够测得燃油液相整个发展过程,但在大多数工况下由于碳烟辐射的干扰,测得的喷雾液相长度并不准确,激光Mie散射则在所有工况条件下均可测得较为准确的喷雾液相长度,但一次喷射只能获得一个时刻的喷雾液相长度。(2)在定容燃烧弹试验平台上,搭建了喷雾液相长度、着火延迟期和火焰浮起长度的同步测试系统,研究了不同掺混比例的汽油/加氢催化生物柴油的喷雾燃烧特性。研究发现,随着汽油中加氢催化生物柴油掺混比例的增加,混合燃油着火延迟期减少,着火性能得到改善,同时汽油压燃模式的循环波动也会减小。本文使用火焰浮起长度与液相长度的差值(D-value)来表征油气混合程度,对比混合燃油与柴油发现,混合燃油的着火延迟期较长,D-vlaue较大,火焰与喷雾液相存在一定的油气混合空间,这有利于形成稀混合气,降低混合气燃油当量比,从而降低碳烟的生成。(3)分别基于碳烟辐射光法和高频背景光消光法定性、定量地分析了混合燃油和柴油的碳烟生成特性。研究结果表明,碳烟的初始时刻、初始位置分别与着火延迟期,火焰浮起长度呈正相关。而G70H30在大比例EGR(10%氧浓度)下的燃烧情况不怎么理想,着火延迟期过长,燃烧效率低,碳氢大量产生,这表明G70H30不适合采用大比例EGR,但在高环境温度或高氧浓度的工况下,其燃烧情况和碳烟生成情况都表现优异。G50H50的碳烟生成量与柴油接近,在高温和无EGR的环境下甚至高于柴油,从碳烟生成量分析,汽油中掺混加氢催化生物柴油的比例不应多于50%。本文重点研究不同掺混比例汽油/加氢催化生物柴油喷雾燃烧及碳烟生成特性,获得了不同掺混比例混合燃油在不同环境条件下喷雾燃烧及碳烟的生成特性,研究结论可为汽油/加氢催化生物柴油用于压燃式发动机获得高的热效率和低排放提供重要的理论基础和指导。