CNG-柴油双燃料燃烧模式既能利用新型能源,又能保持柴油机高压缩比的优势,是一种极具可行性的能源利用模式。然而,CNG-柴油双燃料发动机存在冷启动或小负荷时易失火、HC排放较高等缺点。本文试图引入燃烧特性极好的氢气改善其燃烧特性。通过对光学发动机系统进行改造,添加天然气掺氢(HCNG)供应系统,结合缸压采集系统和高速摄影光学测试技术,获取缸内燃烧压力和燃烧图像,研究了替代率、喷射策略、掺氢比对CNG-柴油发动机放热规律、着火特性、火焰发展过程、温度及碳烟分布特性的影响规律。得出主要结论如下:1)基于缸内火焰发展过程和放热规律,CNG-柴油双燃料发动机燃烧过程可分成四个阶段:(1)滞燃期,主喷时刻至着火时刻所经历时间;(2)引燃期,着火时刻至累计放热率CA10所经历的时间;(3)速燃期,CA10至CA60所经历的时间;(4)后燃期,CA60至CA90所经历的时间。2)各替代率掺氢(30%)都可以提高缸压、压升率、放热率峰值,缩短引燃期和速燃期。但在中低替代率下掺氢使峰值相位推迟、滞燃期增加。仅在高替代率下,掺氢使峰值相位明显提前、滞燃期缩短、引燃期着火面积增大、燃烧特征点提前,同时缩短后燃期和燃烧持续期,缩短高温和高KL持续时间,降低后燃期的碳烟排放。说明高替代率工况下,氢气的作用效果更加明显。3)各主喷时刻掺氢(30%)亦可提高缸压、压升率、放热率峰值,使峰值相位和着火时刻提前,并缩短引燃期、速燃期和燃烧持续期、增大着火后的蓝焰和黄焰面积、提前高温区域和高KL因子区域的出现时刻。但特征点相位提前量随主喷时刻推迟先增加后减少,主喷时刻为10°CA BTDC时氢气的作用效果更加明显。4)在高替代率和主喷时刻10°CA BTDC工况下,随掺氢比增加,缸压、压升率和放热率峰值逐渐增加,峰值相位提前,着火点和着火面积增加,滞燃期缩短,各特征点出现时刻提前。当掺氢比高于20%时,可明显降低火焰持续时间,使平均温度和平均KL因子的峰值增加、对应相位提前。