柴油喷雾燃烧过程受到氧气比例和稀释气体组分的直接影响，同时高氧条件下不同燃料特性对喷雾燃烧发展的影响规律也有待揭示。本研究使用多种光学诊断方法，在一台高温、高压可视化定容燃烧弹上，针对不同稀释气体组分以及宽广氧气浓度范围，研究了不同柴油燃料特性的喷雾火焰特征。
　　本文首先采用火焰自发光高速成像研究了不同稀释气体(Ar和N2)在10%-21%的氧浓度范围内对柴油喷雾着火和火焰发展过程的影响，采用双色法研究了低氧浓度下稀释气体组分(Ar和N2)对碳烟火焰温度和浓度分布的影响。此外，采用羟基自发光研究了10%-70%氧浓度范围内不同稀释气体(Ar、N2和CO2)对柴油喷雾火焰浮起长度的影响。结果表明：随着氧浓度增加，柴油喷雾火焰自发光亮度增强，火焰宽度减小，碳烟初始形成位置向喷雾上游迁移。氧浓度为60%以上时，三种稀释气体的火焰浮起长度趋于一致且基本保持不变。在低氧浓度下(21%以下)，火焰中游内部的碳烟浓区分布更广，稀释气体为N2时的火焰自发光亮度远弱于稀释气体为Ar的情况，在气体成分为10%O2+90%N2的情况下，燃烧初期观察到了微弱的蓝色化学发光。使用Ar替代N2作为稀释气体后火焰浮起长度显著缩短，火焰温度上升。相比于N2，极端低氧浓度下使用Ar作为稀释气体能够有效提升柴油喷雾火焰的着火稳定性。
　　在此基础上，通过对比四种按体积分数混合的掺混燃料：柴油(D100)、70%柴油+30%正庚烷(D70H30)、70%柴油+30%异辛烷(D70O30)、70%柴油+30%正丁醇(D70B30)，研究了富氧燃烧条件下(氧浓度为21%-70%，N2作稀释气体)燃料特性对喷雾火焰特征的影响。结果表明，30%氧浓度时燃料特性影响了喷雾着火和燃烧初始阶段的碳烟生成。随着氧浓度增加，燃料特性对喷雾火焰着火和发展过程的影响程度减弱，四种燃料达到喷雾火焰准稳态的时间差距不断缩小，火焰浮起长度先快速下降，然后下降幅度放缓，直至几乎保持不变。在高氧浓度下，D100的火焰浮起长度最短，而D70B30的火焰浮起长度最长。粘度、密度等燃料特性改变了燃料喷射速度，从而影响了火焰浮起区域附近混合物向下游的对流流动，在高氧下(50%以上)对火焰浮起长度的影响更为显著。
　　本研究提出极端低氧浓度时使用Ar作稀释气体能够有效地提升柴油喷雾火焰的着火稳定性的思路，揭示了高氧下使用不同的稀释气体和替代燃料对喷雾火焰稳定过程的影响规律，指出高氧下(50%以上)汽化燃料的生成速率及燃料喷射速度成为影响火焰浮起长度的决定性因素，从而为富氧下不同稀释气体和替代燃料的使用奠定了理论基础。