目前日益严重的能源短缺,环境污染以及全球气候问题促使内燃机向清洁可再生能源方向加速发展。其中,甲醇柴油双燃料发动机在我国有较为广阔的前景。为了探究此类发动机的缸内燃烧过程,本文开展了柴油引燃直喷甲醇火焰的可视化实验,获取了该火焰的阴影法以及自然发光法图像。基于实验获取的火焰图像,本文研究了此类火焰的发展特征、局部火焰结构特征。此外,本文还开发了一套火焰图像处理算法对火焰的燃烧特征进行提取,最后对比分析了不同控制条件下柴油引燃直喷甲醇火焰燃烧特性的变化规律。研究发现,在柴油引燃直喷甲醇火焰中,着火区域主要出现在柴油较浓位置。随后,火焰在柴油路径上的传播速度要高于向甲醇较浓区域的传播速度。当甲醇区域被引燃后,火焰开始偏离柴油喷油器轴线。从柴油引燃直喷甲醇的局部区域图像中可以发现,在燃烧末期,仍有一部分甲醇较浓区域未完全燃烧。并且,未燃烧区域在柴油盲区的面积要明显大于柴油喷雾下游区域,这解释了相关整机实验中普遍出现的未燃碳氢化合物过量排放现象。柴油喷射压力变化主要影响到与甲醇喷雾的混合程度。在柴油以高压喷射的条件下,柴油在着火前与甲醇混合更充分,甲醇被引燃的时刻提前,但与此同时甲醇对引燃柴油的着火抑制作用也更强。随后,甲醇的燃烧加速了碳烟氧化过程,因此柴油引燃直喷甲醇火焰的空间积分亮度下降比直喷柴油火焰更快。由于柴油燃烧是产生碳烟的主要过程,在高压喷射柴油条件下火焰亮度总体下降。甲醇喷射压力对火焰燃烧特性的影响主要体现在两方面,一是对于甲醇与空气混合质量以及浓度空间分布的影响,这体现在高压喷射甲醇条件下甲醇区域被引燃后的火焰传播速度以及火焰分布。另外,甲醇喷射压力的变化还改变了着火区域气流运动的变化,具体表现在不同甲醇喷射压力下火焰初期偏离喷油器轴线的程度不同,此外这种变化也对滞燃期产生了一定影响。环境气体温度的提高总体上促进了柴油引燃直喷甲醇火焰的燃烧过程。随着温度提高,甲醇和柴油都取得更好的雾化特性,和更高的反应性,火焰滞燃期缩短。引燃后火焰在甲醇区域的传播速度加快,总体燃烧持续期缩短。当喷油器布置调整使得甲醇和柴油喷雾的交汇区域下移后,柴油引燃直喷甲醇火焰的滞燃期变化更加稳定具有规律性。引燃柴油在着火前受到甲醇的抑制作用变小,但是由于柴油着火前未与甲醇进行掺混,部分柴油火焰未能完全进入甲醇喷雾区域。与此同时,柴油着火后反应气迅速升温膨胀,密度相应减小的情况也有可能导致其受甲醇喷射诱发气流运动的影响变得更加明显。