石油资源的不可再生性和环境要求的日益提高,使得发动机的清洁代用燃料受到世界各国的重视。生物柴油作为柴油机清洁代用燃料,具有无毒、可再生、可生物降解和无需改动现有柴油机结构即可使用等优点,近年来一直是研究的热点之一。目前,针对生物柴油开展的研究工作主要集中在生物柴油及其添加剂对柴油机性能的影响以及生物柴油降低排气污染物的机理研究等问题。对生物柴油喷雾燃烧过程的研究还不够完善,尤其对燃料的着火、燃烧过程、以及各种因素对生物柴油喷雾燃烧过程的影响还未进行深入的研究。开展生物柴油喷雾燃烧机理的试验研究,可为清洁代用燃料生物柴油的进一步推广及应用提供理论支持。因此,本文的研究工作是很有必要的也是很有意义的。在介绍生物柴油发展的基础上,较详细分析了生物柴油物理化学性质及其对发动机性能的影响。本文利用自行研制的喷雾燃烧多功能动态可视化试验装置,对生物柴油与常规柴油的喷雾燃烧机理进行了对比试验,并进行了比较分析,得出的结论主要有:与0#柴油相比,生物柴油喷油时刻较早一些,即喷油延迟期短;两种燃料喷出的四油束末梢均出现碰壁反弹现象,生物柴油的油束碰壁后反弹更加强烈一些,一部分随涡流方向沿壁扩展,一部分反向沿壁扩散,与空气混合并形成可燃混合气;生物柴油自燃首先发生在燃烧室壁面边缘部位即液态喷注前端的边缘处,着火时刻比0#柴油有所提前,着火延迟期变短,且燃烧速度比0#柴油快,相同转速时,生物柴油的燃烧区域的面积大于0#柴油的燃烧区域的面积;生物柴油燃烧持续期延长,说明在扩散燃烧阶段生物柴油的扩散燃烧速率要比0#柴油低。本文还分析了燃料性质、发动机转速和喷油压力三种不同因素对生物柴油喷雾燃烧特性的影响,得出的主要结论有:混合燃料的喷雾贯穿距随着生物柴油的增加而增强,生物柴油和0#柴油的混合比例应有个最佳混合比,最佳比例应该介于0～20%之间,可使燃烧效率有所提高,滞燃期变短,燃烧时间缩短,热效率得到提高;转速的变化对生物柴油的喷雾特性影响甚小,生物柴油在高转速工况时的燃烧区域的面积大于低转速的燃烧区域的面积,燃烧速度也是高转速工况时大,燃烧终点对应的曲轴转角较低转速时有所增加,燃烧持续期对应的角度有所延长,但燃烧持续的绝对时间相应缩短;较高喷油压力的喷雾油束锥角稍大些,喷油时间对应的同等曲柄转角下的喷雾油束贯穿距离也要稍大一些,随喷油压力提高,着火延迟期缩短,燃烧终点有所提前,燃烧持续期相应的有所缩短。