我国正面临着能源需求以及环境保护的双重严峻压力,随着中国经济进入高质量发展的新时代,未来对于能源的需求将持续增长。清洁能源是未来能源产业中重要的发展方向。煤液化油具有与石化柴油相近的动力性和燃油经济性,其燃烧过程柔和,含硫和芳香烃极低,对抑制排放污染物的生成有显著效果,是一种更清洁、更高效的能源。同时有序推进煤制油产业发展是保障我国能源安全的有效措施之一,如此不仅可以缓解中国经济发展对能源的迫切需求,还能部分程度上缓解中国在石化能源方面对进口的依赖。本文通过发动机台架试验对采用不同后处理技术路线的车用柴油机开展了多种煤制油及其混合燃油在发动机性能、燃油经济性和排放特性方面的试验研究。首先对五种试验油样进行了理化特性分析,其理化性质全部符合国四燃油标准要求。其次选用了两种不同的排放控制技术路线的柴油机,分别是采用SCR的排放后处理的高压共轨直列六缸重型柴油机和采用DOC+POC的排放后处理直列四缸带EGR轻型柴油机,在两台发动机上分别通过外特性试验、负荷特性试验、ETC和ESC排放试验、ELR烟度试验和全负荷烟度试验,对发动机动力性能、燃油消耗率、常规排放污染物、颗粒物排放和烟度排放进行了分析和对比。本文研究结论主要有以下几点:1)在动力性方面,根据重型柴油机和轻型柴油机的外特性试验结果进行对比分析,其结果为:五种油样的整体动力性范围差异在2%内,三种煤液化油中CTL-3动力性表现最佳,与石化柴油性能差距小于0.5%。从五种油样的理化性质方面比较,分析了其影响发动机性能的主要原因。因总体差异较小,所以三种煤液化油与石化柴油相比几乎不影响整车的动力性。2)在燃油经济性方面,在两台发动机上综合分析了五种油样外特性、负荷特性及ETC排放循环下的油耗规律。在比油耗方面:外特性下CTL-1和CTL-2相对GBⅤ平均降低1.08%和0.76%,CTL-3与GBⅤ持平。而负荷特性下CTL-2的优势比较明显,相比GBⅤ平均下降1.57%,其他两种煤液化油与GBⅤ持平。由于GBⅣ、GBⅤ基准油样的粘度相对较大,所以其可能影响了发动机在部分负荷下缸内的燃烧,使其油耗相对升高。在体积油耗方面:外特性下CTL-1和CTL-2分别相对GBⅤ平均上升了1.60%和1.87%,CTL-3与GBⅤ持平,负荷特性下也呈相同趋势。由于燃油密度方面的差异,三种煤液化油较GBⅣ、GBⅤ基准油没有明显优势。3)在排放性能方面,综合分析了ESC稳态工况和ETC瞬态工况下的排放结果以及ELR和最大负荷烟度试验结果。对于NOx的排放,由于轻型发动机和重型发动机排放控制策略不同,理化指标对NOx的影响程度也不同,CTL-1相对于GBⅣ、GBⅤ基准油样有一定的优势,其它两种煤液化油与其相比相差不大。对于PM的排放,GBⅣ的硫含量大幅高于其它四种油样,在以氧化型催化颗粒捕集排气系统(DOC+POC)作为排放控制策略的轻型柴油机上,由于GBⅣ燃油含硫量较高,导致了PM排放结果超出国四限值。然而煤液化油较低的硫含量、T90/T95、多环芳烃和较大的H/C对比基准油有优势,对PM的排放量都有减小的趋势,因此煤液化油在颗粒物排放方面优势明显。对于CO和THC的排放,五种油样的排放值都远小于国四排放限值,且三种煤液化油对于基准油都有一定的优势。在烟度方面,所有油样的ELR烟度均满足国四排放水平,三种煤液化油在ELR试验和全负荷烟度试验的结果都大幅优于GBⅣ、GBⅤ基准油。三种煤液化油中几乎不含多环芳烃,在整体上烟度值与颗粒物排放的高低趋势大体一致且对比基准油具有较明显优势。综合考虑三种煤液化油的性能,CTL-3在满足排放法规的要求下,又能兼顾动力性和燃油经济性,是目前替代传统柴油的最佳选择。在忽视部分动力性及体积油耗的情况下,CTL-1可能是将来发动机排放要满足更严格的排放标准的煤液化油配比的最佳选择。