日益突出的能源枯竭问题造就了当前内燃机领域向绿色节能,经济环保方向发展的趋势。随着诸多新型的节能减排技术的应用,对燃油喷射系统的工作需求越来越高。而柴油机喷嘴内的空穴流动会对喷油系统的工作稳定性、喷油器的使用寿命、燃油雾化和燃烧特性产生影响。作为一种特殊的空化现象,线空化特性及其对柴油机工作特性造成的影响尚不清楚。基于此,本文在稳态试验台上,重点围绕喷嘴内线空化特性及其造成的影响开展研究。本文结合国内外研究现状,利用不同几何结构、不同放大倍数的透明喷嘴从线空化的起源、发展特性、比尺效应及其造成的影响几个方面进行了系统的试验研究。基于此,本文围绕线空化对柴油机工作特性造成的影响进行了分析并尝试探究了合理利用线空化的方法。主要内容如下:(1)利用已搭建的可视化试验台,首次系统地研究了线空化的起源及其诱导因素,深入探究了影响线空化发展的因素。首次从空间与时间两个维度出发,提出对线空化强度的定义方法,并根据线空化轴向旋转的特性,提出二维图像表征三维线空化体积的分析方法。提出的方法有利于围绕线空化特性及影响开展定量分析。(2)首次系统地研究了喷嘴内不同喷孔入口位置,不同锥度及不同喷孔入口圆角结构对线空化的影响,对比分析了几何诱导空化与线空化的相互影响,获得了有利于喷油系统稳定工作的结构特征。(3)首次通过试验对比分析了不同放大倍数的喷嘴内线空化特性,研究得出在不同放大倍数喷嘴内线空化形态、线空化初生点以及线空化发展程度的差别,并初步探究了线空化的比尺效应。(4)搭建比例放大试验喷嘴压力波动测试系统。基于压力测试系统及高速相机,首次对比研究了线空化的发生与发展对喷射系统压力波动造成的影响,得出了喷嘴内线空化的发生是造成整个喷射系统压力波动的重要原因之一。(5)研究分析了喷嘴内部出现不同形态线空化的原因并指出了不同形态线空化的相似点和不同点。对比研究了不同形态的线空化对流通特性及随后喷雾的影响,揭示了喷嘴内部线空化现象对喷雾雾化过程及喷雾锥角的影响机理,为单次喷油周期内所发现的喷雾锥角陡增现象提供一种合理解释,并为如何合理利用线空化优化喷雾效果提供参考。本研究为柴油机喷嘴内线空化的研究做出了贡献,为柴油机燃油喷射系统中喷嘴结构的优化及喷雾性能的改善提供了理论指导及丰富的试验数据,并提出了一种利用线空化在多次喷射策略下,对预喷雾化效果进行优化,提高燃烧效率的方法。