加速稀燃天然气发动机的燃烧过程可以提高其热效率。为此,本研究提出用二甲醚(DME)作为活性添加剂,通过气缸直喷的方式喷入,促进气缸内进气道喷射形成的天然气稀燃混合气的燃烧,并在过量空气系数(λ)为1.4,600 r/min的转速下,利用高速摄影,在可视化发动机上研究了直喷DME对燃用甲烷-空气混合气发动机在火花点燃和压缩着火方式下的燃烧过程。得出如下主要结论:在火花点火方式下,点火时刻和循环燃料总热值一定的情况下,随着DME喷射比例的增加,着火时刻提前,前期放热速率增加,气缸内燃烧火焰面积增大,火焰亮度增加。推迟DME喷射时刻能加速着火过程,但后期燃烧放热过程加长。随着DME喷射时刻推迟和喷射比例的增加,火焰传播速度呈增大的趋势。在DME喷射较早时,气缸内的火焰亮度均匀,火焰整体形态呈圆形。在DME喷射时刻一定的情况下,随着点火时刻的提前,燃烧滞燃期缩短;在点火时刻一定的情况下,随着DME喷射时刻的推迟,燃烧滞燃期减小。在压缩着火方式下,燃烧过程主要受到DME直喷时刻的控制。在上止点前60~40°CA喷射DME时,放热率曲线呈现单峰,燃烧相位随着DME喷射时刻的推迟而提前。在上止点前30~15°CA喷射DME时,呈现两阶段放热率曲线,缸内火焰呈现自燃+火焰传播的特征。DME在上止点前60°CA和50°CA喷射时,仅在小范围内出现了自燃点,气缸内混合气主要以火焰传播的方式燃烧;DME在上止点前40~15°CA喷射时,自燃区域分布更广泛,初期火焰面迅速增大,而燃烧后期存在着明显的火焰传播过程。此外,DME喷射时刻影响着火点的位置。随着DME喷射时刻的推迟,自燃区域分布更加集中。与火花点燃甲烷混合气相比,直喷DME均能较大幅度地提高燃用甲烷-空气混合气发动机在火花点火和压缩着火方式下的燃烧放热速度,缩短燃烧持续期,而且火焰面的初期增长速度更大。