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生物柴油是动植物油脂(包括废弃油脂)或微生物油脂与甲醇或乙醇经过酯化或酯交换反应形成的脂肪酸甲酯或乙酯,可替代化石燃料用于发动机中,通常与柴油掺混使用。由于生物柴油的密度、粘度和表面张力较高,与柴油掺混往往会恶化喷雾过程,从而影响发动机的燃烧和排放特性。为此,在柴油-生物柴油混合燃料中掺混正丁醚,改善它们喷雾特性,是本文的主要工作。本文实验研究了五种不同掺混比例混合燃料的喷雾特性,5种燃料分别为纯柴油(D100)、80%柴油+20%生物柴油(D80B20)、72%柴油+18%生物柴油+10%正丁醚(D72B18DBE10)、64%柴油+16%生物柴油+20%正丁醚(D64B16DBE20)和 56%柴油+14%生物柴油+30%正丁醚(D56B14DBE30)。利用高压共轨燃油喷射系统,在高压定容喷雾装置中测试了各实验燃料在不同喷射压力和背压的宏观喷雾特性,喷射压力分别为60MPa、70MPa、80MPa、90MPa和100MPa,背压分别为1MPa、2MPa和3MPa。利用高速纹影摄影系统记录了燃料的喷雾过程,并采用实验室自行开发的图像处理程序对喷雾图像进行处理。通过对实验数据的分析,得到燃料掺混比例、喷射压力和背压对喷雾贯穿距离、喷雾锥角和喷雾投影面积的影响规律。结合经验公式,得到五种实验燃料的喷雾液滴索特平均直径和燃空当量比分布。五种燃料的实验结果表明:D80B20的喷雾贯穿距离、索特平均直径和喷雾同一轴向或径向位置的燃空当量比最大,喷雾锥角和喷雾投影面积最小;随着正丁醚掺混比例的增加,三元混合燃料的喷雾贯穿距离略有减小,索特平均直径和喷雾同一轴向或径向位置的燃空当量比降低,喷雾锥角和喷雾投影面积增大;D64B16DBE20表现出与柴油最为相近的宏观喷雾特性。掺混一定比例的正丁醚燃料能够改善柴油-生物柴油混合燃料的喷雾特性,促进燃料与周围气体的混合。随着喷射压力的升高,D64B16DBE20的喷雾贯穿距离和喷雾投影面积增大,喷雾锥角和燃空当量比分布没有明显变化。随着背压的升高,喷雾贯穿距离和喷雾投影面积减小,喷雾锥角增大,喷雾同一轴向或径向位置的燃空当量比降低。