柴油机的燃烧过程对其性能和排放起着决定性的作用，而燃烧过程受喷雾特性影响很大。伞状喷雾使油气混合改善，在中低工况下可以得到良好的性能和排放指标，但其贯穿距短，在高工况下性能和排放变差。 本文在总结前两代伞状喷雾的基础上，结合碰撞喷雾提出了第三代伞状喷雾——贯穿距可设定伞状喷雾概念。 应用高速摄影技术对其喷雾空间分布特性进行了实验研究，分析了不同碰撞参数及喷油启喷压力对喷雾特性的影响。结果表明碰撞角对喷雾特性影响很大，碰撞角增大，喷雾动量损失加大，贯穿距减小，纵向和横向分布扩大。喷油启喷压力提高，贯穿距增大，纵向和横向分布增大。 在对喷雾特性研究结果的基础上，在135柴油机试验台架上对几种第三代伞状喷雾燃烧系统进行了性能对比试验。比较分析了柴油机不同参数，包括喷雾碰撞形式、供油提前角、启喷压力等对第三代伞喷燃烧性能和排放的影响。结果表明第三代伞状喷雾燃烧较原机多孔喷雾燃烧下的性能和排放都有所改善。经过优化设计的贯穿距可设定空间多层扇形喷雾燃烧效果较好，油耗、碳烟、NO_x都较原机有很大降低。 通过对第三代伞状喷雾的喷雾特性和燃烧特性的初步研究，得出了一些对新一代伞喷燃烧系统设计和应用具有指导意义的结论。