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双燃料燃烧模式能够实现极低碳烟和NOx排放,同时可进一步提高热效率,并且在发动机高效清洁运行工况大负荷拓展方面具有很大潜力。但是研究人员对缸内混合气分层和燃料特性方面的深入研究还很有限。可视化技术是研究发动机缸内混合气燃烧的重要手段,有利于深入研究缸内燃烧过程。本文利用此技术开展了混合气分层和燃料特性对双燃料燃烧影响的研究。本研究在一台光学发动机上进行,采用双燃料燃烧方式,通过改变缸内直喷时刻来控制混合气浓度分层;通过改变缸内喷射和气道喷射燃料的种类来研究燃料特性。利用高速摄像、光谱采集和激光诱导荧光技术,揭示了混合气分层和燃料特性对双燃料自燃着火和燃烧火焰发展历程的影响规律,研究发现:混合气分层方面:自然发光图像结果表明,随着直喷时刻由-180°CA ATDC推迟到-10°CA ATDC,具有高自然发光强度燃烧区域从整个燃烧室向燃烧室的边缘转移;整体的燃烧光强变强,分层程度更加明显,呈现出更多碳烟辐射信号。不同混合气分层状态下的RCCI燃烧火焰发射光谱呈现出OH、CH、CH2O和C2带状光谱,以及CO氧化和soot辐射的连续光谱。随直喷时刻推迟这些带状光谱变得更加明显和容易区分。OH测量结果表明:直喷时刻为-25°CA ATDC时,缸内直喷不同燃料之间双燃料燃烧过程中OH形成的过程差异很小。当直喷时刻推迟至-10°CA ATDC时,这种差异变大。对于同一种缸内直喷燃料,直喷时刻为-25°CA ATDC比-10°CA ATDC的OH浓度分布更加均匀。燃料特性方面:（1）直喷燃料特性方面,贯穿距离和喷雾锥角的大小关系皆为:正十六烷>PODE>正庚烷;喷油持续期的大小顺序为:PODE>正庚烷>正十六烷;燃烧发光光强的强弱关系为:正十六烷>正庚烷>PODE。缸内直喷正十六烷的工况下,火焰很快由着火初期的蓝色过渡到亮黄色;直喷PODE时,火焰颜色主要为均匀透明的蓝色局部为亮黄色;直喷正庚烷时,火焰在CA50之前主要为蓝色,CA50之后为亮白色。（2）气道燃料特性方面,研究了固定缸内直喷正庚烷气道分别喷射异辛烷和PRF70这两种工况。结果表明,气道喷射PRF70的工况比气道喷射异辛烷的工况,混合气整体活性更大,混合气活性梯度更小,导致其燃烧放热速率更低。以上研究发现,缸内直喷时刻的改变以及双燃料燃料特性的改变均影响混合气浓度和活性分布,进而导致缸内不同的燃烧火焰发展特征,本研究对基于混合气浓度分层和燃料活性分层的双燃料发动机燃烧规律的认识具有一定指导意义。