为了应对日益严峻的能源形式,新能源汽车蓬勃发展,但在大多数领域,传统能源发动机依然处于统治地位,由于石油的日益衰竭以及柴油发动机的高污染,国内外日益重视对天然气发动机的探索。目前,国内外对于微量柴油引燃天然气发动机的研究多为整机性能实验以及CFD模拟研究。本文运用可视化的方法,对微量柴油引燃天然气燃烧过程进行探索性研究,从而完善其基础燃烧机理,柴油微引燃式天然气发动机的开发提供基础的理论依据。本文基于完成实验所需的环境和喷射条件,设计并搭建了定容可视化实验平台,采用阴影法对不同温度、环境压力、当量比、喷射压力、喷射脉宽、预混时间(甲烷喷射结束到柴油喷射开始所间隔的时间)以及引燃柴油进行了实验研究,并且通过分析图片、获取数据,对柴油雾化、柴油引燃时刻以及柴油火焰投影面积变化情况进行了研究。本文主要研究了正十六烷以及柴油在不同环境以及喷射条件下引燃天然气预混合气的燃烧过程。实验结果表明:在改变以温度、环境压力以及当量比为主的环境条件时,随着温度的增加,柴油火焰投影面积变化速率加快;当量比为0.15时,随着环境压力的增加,柴油火焰投影面积变化速率变慢,当量比为0.2时,随着环境压力的增加,柴油火焰投影面积变化速率增加,由此可知环境压力的影响与当量比有关;在当量比较低(0.15)且其他条件相同的情况下,虽然正十六烷十六烷值较高滞燃期较短,在燃烧初期火焰投影面积变化更大,但是随着燃烧的进行,由于正十六烷运动粘度较大,雾化较差,因此一段时间后柴油火焰投影面积的变化速率会大于正十六烷,随着当量比的增加,柴油火焰投影面积变化速率加快,但是预混合气混合不均匀,燃烧产生大量碳烟,正十六烷作引燃燃料时出现局部自燃引燃天然气预混合气的现象大大加快了火焰投影面积的变化速率,而柴油由于正十六烷值较低,在相同情况下无法局部自燃,因此正十六烷火焰投影面积的变化速率会大于柴油。在改变以喷射脉宽、喷射压力以及预混时间为主的喷射条件时,随着喷射脉宽和喷射压力的增加,此时柴油的动能以及湍流强度增加,提高了点火能量,使得火焰投影面积空间分布更加广泛,加快了火焰投影面积的变化速率;在预混时间较小时(小于500ms),随着预混时间的增加,正十六烷引燃天然气火焰投影面积变化速率增加,正十六烷引燃燃烧产生碳烟也越多,这是因为,预混时间越小,混合气混合越不均匀,局部天然气过浓会导致天然气燃烧不充分,但是会加快燃烧速率,在预混时间较大时(大于3000ms),此时由于预混合气混合均匀,预混合气燃烧充分,产生碳烟较少,并且此时火焰投影面积变化速率大致相似。