柴油机作为效率最高的移动式动力装置,在国民经济各个领域和各级军事装备中得到了广泛应用。但其在低温环境下冷起动困难。而我国幅员辽阔,冬季寒区分布广泛,因此该问题必须解决。考虑到低温环境下柴油机冷起动困难可能是由于低温柴油粘度大、挥发性差、缸内油气混合效果差造成的,于是在柴油中掺混一些相对轻质的煤油或汽油以改善燃油的雾化特性。因此本文在定容燃烧弹上研究了柴油掺混煤油、汽油的掺混燃料在低温工况下的喷雾燃烧特性。用高速相机利用米散射法、阴影法、直拍法获得不同低温冷起动边界条件下的液相喷雾、气相喷雾和燃烧图像,用Matlab图像处理技术提取油气组织和着火特性的相关数据并进行分析。试验结果表明:对于喷雾特性:随着煤油/汽油掺混比的增加,混合燃料液相喷雾贯穿距离缩短、锥角减小、体积减小,而气相喷雾并无明显变化。随着环境温度的增加,两类混合燃料的液相贯穿距离和体积均减小,但锥角无明显变化;气相贯穿距离、锥角和体积都无明显变化。随着环境密度的增加,两类混合燃料的液相和气相喷雾都表现出贯穿距离缩短,锥角增加,体积减小的趋势。对于着火特性:低温环境下混合燃料着火开始都是由蓝色的冷焰主导,随后快速转化为高温黄色火焰。随着背景温度和背景密度的增加,混合燃料的着火滞燃期明显缩短。随着煤油掺混比的增加,混合燃料的着火滞燃期先缩短后增加;随着汽油掺混比的增加,混合燃料的着火滞燃期不断增加。并且两类混合燃料的火焰浮起长度、蓝焰占总体火焰强度的百分比随着掺混比、环境温度和环境密度的改变趋势和滞燃期随其的变化趋势一致,而火焰总体强度特征参数与滞燃期的变化趋势相反。随着背景温度的降低,纯柴油失火率增加,并且随着汽油掺混比的增加,掺混燃料的失火率增加,并伴随有不稳定燃烧的出现。不稳定燃烧可以大致分成只出现蓝色冷焰、冷焰向高温热焰的不稳定转化、冷焰向高温热焰的稳定转化三种形态。