柴油引燃天然气发动机的主燃料是天然气,柴油起引燃作用,柴油的燃烧过程直接影响着天然气的着火及随后燃烧过程。喷油器作为喷油系统的重要组成部分,其喷孔数目、孔径、锥角等几何参数直接决定了柴油雾化质量,进而影响了天然气-空气混合气的着火点和着火区域。与原柴油机匹配的喷油器,并不一定能使柴油引燃天然气发动机性能达到最优。为了探索喷油器对柴油引燃天然气发动机性能的影响规律,为工程研究提供试验数据,本文对6组不同喷嘴结构的喷油器进行了试验研究。试验中选取了三种孔径,原机孔径(0.167mm),大孔径(0.193mm)和小孔径(0.132mm)。研究结果表明:低负荷工况下,随着喷油时刻的提前,小孔径的缸压峰值与原机和大孔径相比,呈下降趋势。小孔径的燃烧始点SOC(start of combustion)、燃烧重心CA50(crank angle at which 50%of the total energy releases)先是比另两组喷嘴提前,后又比另两组喷嘴延迟。这是因为小孔径的燃油雾化较好,随着喷油时刻的提前,油气混合时间增加,使其雾化较好的优势被抑制。在喷油时刻较小时,小孔径的热效率最高,随着喷油时刻的提前,小孔径和原机的热效率基本重合,大孔径的热效率一直较低。孔径较小时,一方面雾化较好;另一方面,油束射程较短,而相邻油束的外缘夹角变小或重叠,减少了燃油空间分布。转速增大时,涡流强度增加,大孔径的贯穿距离受到抑制,热效率相对减小更多。当喷油时刻较小时,孔径较小的THC及CO排放较低,NOx及CO2排放较高。随着喷油时刻增加,三组喷嘴的THC、CO排放都是先降低后升高,孔径越小,拐点越靠近上止点。试验中选取了三种锥角,原机锥角(上下两层均为152°)、分层锥角(上层153°下层119°)及小锥角(上下两层均为142°)。研究结果表明:低负荷工况下,随着喷油时刻的提前,缸压峰值从高到低依次为原机锥角、分层锥角、小锥角。A转速下三组喷嘴的燃烧始点基本重合,C转速下燃烧始点原机锥角最早,分层锥角次之,小锥角最迟。这是因为喷雾锥角较小,则燃油雾化程度变差,且不能有广泛地分布在燃烧室空间中,而锥角较大时,燃油贯穿距离变短。分层锥角与另两组喷嘴相比,一方面,其燃油分布范围更广,增加了天然气着火区域;另一方面,锥角下层119°使得其油束落点较低,减少了燃油与空气的接触,且天然气被引燃后,传播方向减少。A转速下,在热效率曲线的拐点之前,随着喷油时刻的提前,原机锥角的热效率一直高于其它两组喷嘴,C转速下,小锥角的热效率一直比另两组喷嘴低。三组喷嘴的CO排放从高到低依次为:小锥角>分层锥角>原机锥角,CO2及NOx排放的规律恰好相反。此外,试验还选取了增加孔数、减少孔径的喷嘴(10孔*0.155mm),原机喷嘴为8孔*0.167mm。研究结果表明:低负荷工况下,A转速下两组喷嘴的缸压峰值基本重合,C转速下原机喷嘴更高。随着喷油时刻的提前,与原机相比,增加孔数、减少孔径时,燃烧始点先基本重合,然后更靠近上止点,燃烧重心先是更远离上止点,然后是更靠近上止点。增加孔数、减少孔径时,一方面能改善燃油的雾化及分布,另一方面,会受到油束间干涉现象及目标轨压稳定时间短的制约。随着喷油时刻的提前,原机喷嘴的热效率始终高于增加孔数、减少孔径的喷嘴。增加孔数、减少孔径时,THC及CO排放高于原机,CO2及NOx排放低于原机。在中负荷工况下以及不同压力、不同替代率下得出了基本类似的规律。