随着内燃机工业的迅速发展和汽车保有量的激增,导致石油能源危机和环境污染等问题越加严重,迫使研究者们寻找清洁有效的内燃机替代燃料。天然气以其储量丰富、燃烧清洁等优点,对其加以充分和高效的运用能够很好的缓解石油能源枯竭和空气污染问题。同时,天然气在发动机上的使用技术较为成熟,天然气当量燃烧结合EGR技术能够显著的改善天然气发动机排放问题,使得NO_x排放降低,但EGR（稀释气）的加入也会导致混合气火焰传播速度、化学反应速率下降,从而延长了燃烧持续期,导致发动机的热效率有下降的趋势。因此,为了解决天然气混合气燃烧速率下降问题,改善天然气发动机的燃烧特性,且丰富天然气燃烧领域理论知识。本文基于定容燃烧弹试验平台利用纹影摄影和球形扩展火焰方法,系统性的开展了关键参数对天然气-CO₂-空气预混燃烧等量影响研究。主要进行了初始温度、初始压力、燃空当量比、稀释率对天然气混合气的预混燃烧特性参数的等量影响分析。本文重点进行了两条研究分析路线:即揭示初始温度与CO₂稀释率对天然气预混燃烧条件下火焰传播速度、层流燃烧速率、火焰发展期、燃烧持续期及NO_x排放的等量影响规律;揭示初始温度与初始压力对天然气预混燃烧条件下火焰传播速度、层流燃烧速率、火焰发展期、燃烧持续期及NO_x排放的等量影响规律。得到以下研究结论:火焰传播速度及层流燃烧速率均随着初始温度的增加而增加,随着初始压力与CO₂稀释率的提高而减小;稀释率与初始温度之间耦合作用对天然气预混燃烧具有一定的等量影响作用,在相近拉伸火焰传播速度组别下,无拉伸火焰传播速度、火焰发展期、燃烧持续期几乎相同,但层流燃烧速率存在较大的差异;在稀释率较小阶段,无拉伸火焰传播速度和层流燃烧速率受稀释率的影响比受初始温度的影响更大;在初始压力P_u=0.3MPa、当量比Φ=1.0时,初始温度差ΔT_u=50K与稀释率差ΔDR=2%对天然气预混燃烧具有一定等量影响关系,两者影响作用较为接近。初始温度与初始压力之间耦合作用对天然气预混燃烧火焰传播速度和层流燃烧速率具有一定等量影响作用;在火焰传播速度相近组别下,火焰发展阶段存在火焰稳定性的差异和燃烧前后状态密度的不同,导致非层流燃烧过程的燃烧状态参数及排放产物结果的差异。